diagnóstico de fallas de sistemas electromecánicos
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Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente
Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
Todos estos aparatos pueden considerarse formados por partes que son eleacutectricas y de partes que pueden ser clasificadas como mecaacutenicas Esta clasificacioacuten no implica que las partes eleacutectricas y mecaacutenicas puedan ser siempre fiacutesicamente separadas y operadas independientemente una de otra La energiacutea es recibida o suministrada por estas partes dependiendo de la naturaleza y aplicacioacuten del equipo particular El proceso de conversioacuten de energiacutea electromecaacutenica tambieacuten abarca usualmente el almacenamiento y transferencia de energiacutea eleacutectrica El estudio de los principios de conversioacuten de energiacutea electromecaacutenica y el desarrollo de modelos para los componentes de un sistema electromecaacutenico son el objetivo entre otros de un programa como el de Ingenieriacutea Electromecaacutenica
Hablare de los subsistemas de un sistema electromecaacutenico que tiene el avioacuten como son el eleacutectrico electroacutenico y mecaacutenico El avioacuten se considera a aquella maacutequina maacutes pesada que el aire y que produce la potencia necesaria de manera autoacutenoma para volar y se conforma por el sistema electromecaacutenico Junto con su capacidad para pensar el hombre observoacute desde un principio el vuelo de las aves su suentildeo fue siempre poder imitarlas
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 espiacuteas de reabastecimiento en vuelo etc)
Tambieacuten pueden clasificarse en funcioacuten de su planta motriz aviones propulsados por motores a pistoacuten motores a reaccioacuten (turborreactor turborreactor de doble flujo turboheacutelice etc) o propulsores (cohetes)
iquestPor queacute vuelan los aviones
Un objeto plano colocado un poco inclinado hacia arriba contra el viento produce sustentacioacuten por ejemplo una cometa Un perfil aerodinaacutemico es un cuerpo que tiene un disentildeo determinado para aprovechar al maacuteximo las fuerzas que se originan por la variacioacuten de velocidad y presioacuten cuando este perfil se situacutea en una corriente de aire Un ala es un ejemplo de disentildeo avanzado de perfil aerodinaacutemico
Veamos que sucede cuando un aparato dotado de perfiles aerodinaacutemicos (alas) se mueve en el aire (dotado de presioacuten atmosfeacuterica y velocidad) a una cierta velocidad y con determinada colocacioacuten hacia arriba (aacutengulo de ataque) de acuerdo con las leyes explicadas
El ala produce un flujo de aire en proporcioacuten a su aacutengulo de ataque (a mayor aacutengulo de ataque mayor es el estrechamiento en la parte superior del ala) y a la velocidad con que el ala se mueve respecto a la masa de aire que la rodea de este flujo de aire el que discurre por la parte superior del perfil tendraacute una velocidad mayor (efecto Venturi) que el que discurre por la parte inferior Esa mayor velocidad implica menor presioacuten(teorema de Bernoulli)
Tenemos pues que la superficie superior del ala soporta menos presioacuten que la superficie inferior Esta diferencia de presiones
produce una fuerza aerodinaacutemica que empuja al ala de la zona de mayor presioacuten (abajo) a la zona de menor presioacuten (arriba) conforme a la Tercera Ley del Movimiento de Newton
Pero ademaacutes la corriente de aire que fluye a mayor velocidad por encima del ala al confluir con la que fluye por debajo deflecta a esta uacuteltima hacia abajo producieacutendose una fuerza de reaccioacuten adicional hacia arriba La suma de estas dos fuerzas es lo que se conoce por fuerza de sustentacioacuten que es la que mantiene al avioacuten en el aire
Ley del movimiento de Newton
Para cada fuerza de accioacuten hay una fuerza de reaccioacuten igual en intensidad pero de sentido contrario
Un subsistema es un sistema que es parte de otro sistema mayor (suprasistema o supersistema)En otras palabras un subsistema es un conjunto de elemento interrelacionados que en siacute mismo es un sistema pero a la vez es parte de un sistema superior Un sistema puede estar constituido por muacuteltiples partes y subsistemas
Subsistemas de un avioacuten
Subsistema eleacutectrico
Un sistema eleacutectrico es el recorrido de la electricidad a traveacutes de un conductor desde la fuente de energiacutea hasta su lugar de consumo Todo circuito eleacutectrico requiere para su funcionamiento de una fuente de energiacutea en este caso de una corriente eleacutectricaSe debe recordar que cada circuito presenta una serie de caracteriacutesticas particulares Se deben observar y compararlas y asiacute obtener las conclusiones sobre los circuitos eleacutectricosPara analizar un circuito deben de conocerse los nombres de los elementos que lo forman entre los cuales se encuentran el conductor el generador la resistencia el nodo la pila entre otros Los circuitos eleacutectricos pueden estar conectados en serie en paralelo y de manera mixta que es una combinacioacuten de estos dos uacuteltimos
La energiacutea eleacutectrica es necesaria para el funcionamiento de muchos sistemas e instrumentos del aeroplano arranque del motor radios luces instrumentos
denavegacioacuten y otros dispositivos que necesitan esta energiacutea para su funcionamiento (bomba de combustible en algunos casos accionamiento de flaps subida o bajada del tren de aterrizaje calefaccioacuten del pitot avisador de peacuterdida etc)Antiguamente muchos aeroplanos no contaban con un sistema eleacutectrico sino que teniacutean un sistema de magnetos que proporcionaban energiacutea eleacutectrica exclusivamente al sistema de encendido (bujiacuteas) del motor debido a esta carencia el arranque del motor debiacutea realizarse moviendo la heacutelice a mano Maacutes tarde se utilizoacute la electricidad para accionar el arranque del motor eliminando la necesidad de mover la heacutelice manualmente
Hoy en diacutea los aviones estaacuten equipados con un sistema eleacutectrico cuya energiacutea alimenta a otros sistemas y dispositivos No obstante para el encendido del motor se sigue utilizando un sistema de magnetos independiente es decir que las magnetos no necesitan del sistema eleacutectrico para su operacioacuten Gracias a esta caracteriacutestica el corte del sistema eleacutectrico en vuelo no afecta para nada al funcionamiento normal del motor
La mayoriacutea de los aviones ligeros estaacuten equipados con un sistema de corriente continua de 12 voltios mientras que aviones mayores suelen estar dotados de sistemas de 24 voltios dado que necesitan de mayor capacidad para sus sistemas maacutes complejos incluyendo la energiacutea adicional para arrancar motores maacutes pesados
El sistema eleacutectrico consta baacutesicamente de los siguientes componentes
Bateriacutea
La bateriacutea o acumulador como su propio nombre indica transforma y almacena la energiacutea eleacutectrica en forma quiacutemica Esta energiacutea almacenada se utiliza para arrancar el motor y como fuente de reserva limitada para uso en caso de fallo del alternador o generador
Por muy potente que sea una bateriacutea su capacidad es notoriamente insuficiente para satisfacer la demanda de energiacutea de los sistemas e instrumentos del avioacuten los cuales la descargariacutean raacutepidamente Para paliar esta insuficiencia los aviones estaacuten equipados con generadores o alternadores
GeneradorAlternador
Movidos por el giro del motor proporcionan corriente eleacutectrica al sistema y mantienen la carga de la bateriacutea Hay diferencias baacutesicas entre generadores y alternadores
Con el motor a bajo reacutegimen muchos generadores no producen la suficiente energiacutea para mantener el sistema eleacutectrico por esta razoacuten con el motor poco revolucionado el sistema se nutre de la bateriacutea que en poco tiempo puede quedar descargada Un alternador en cambio produce suficiente corriente y muy constante a distintos regiacutemenes de revoluciones Otras ventajas de los alternadores son maacutes ligeros de peso menos caros de mantener y menos propensos a sufrir sobrecargas Actualmente se utilizan los alternadores en los aviones
El sistema eleacutectrico del avioacuten se nutre pues de dos fuentes de energiacutea la bateriacutea y el generadoralternador La bateriacutea se utiliza en exclusiva (salvo emergencias) para el arranque del motor una vez puesto en marcha es el alternador el que pasa a alimentar el sistema eleacutectrico
El voltaje de salida del generadoralternador es ligeramente superior al de la bateriacutea Por ejemplo una bateriacutea de 12 volts Suele estar alimentada por un generadoralternador de 14 volts o una bateriacutea de 24 volts Se alimenta con un generadoralternador de 28 volts Esta diferencia de voltaje mantiene la bateriacutea cargada encargaacutendose un regulador de controlar y estabilizar la salida del generadoralternador hacia la bateriacutea
Amperiacutemetro
Es el instrumento utilizado para monitorizar el rendimiento del sistema eleacutectrico En algunos aviones el amperiacutemetro es analoacutegico como el mostrado en la fig313 en otros es digital otros no poseen amperiacutemetro sino que en su lugar tienen un avisador luminoso que indica un funcionamiento anoacutemalo del alternador o generador y en otros este avisador complementa al amperiacutemetro
El amperiacutemetro muestra si el alternadorgenerador estaacute proporcionando una cantidad de energiacutea adecuada al sistema eleacutectrico midiendo amperios Este instrumento tambieacuten indica si la bateriacutea estaacute recibiendo suficiente carga eleacutectrica
Un valor positivo en el amperiacutemetro indica que el generadoralternador esta aportando carga eleacutectrica al sistema y a la bateriacutea Un valor negativo indica que el alternadorgenerador no aporta nada y el sistema se estaacute nutriendo de la bateriacutea Si el indicador fluctuacutea raacutepidamente indica un mal funcionamiento del alternadorgenerador
Interruptor principal o master
Con este interruptor el piloto enciende (on) o apaga (off) el sistema eleacutectrico del avion a excepcioacuten del encendido del motor (magnetos) que es independiente
Si el interruptor es simple un mecanismo eleacutectrico activado por la cargadescarga del alternador cambia de forma automaacutetica el origen de la alimentacioacuten del sistema eleacutectrico de la bateriacutea al alternador o viceversa
En la mayoriacutea de los aviones ligeros este interruptor es doble el interruptor izquierdo marcado con las iniciales BAT corresponde a la bateriacutea y opera de forma similar al master al encenderlo el sistema eleacutectrico comienza a nutrirse de la bateriacutea El interruptor derecho marcado con ALT corresponde al alternadorgenerador al encenderlo el sistema eleacutectrico pasa a alimentarse de la energiacutea generada por este dispositivo cargandose la bateriacutea con el excedente generado Este desdoblamiento del interruptor posibilita que el piloto excluya del sistema eleacutectrico al alternadorgenerador en caso de mal funcionamiento de esteEste interruptor tiene un mecanismo interno de
bloqueo de manera que normalmente el interruptor ALT solo puede activarse con el interruptor BAT tambieacuten activado
Fusibles y circuitbreakers
Los equipos eleacutectricos estaacuten protegidos de sobrecargas eleacutectricas por medio de fusibles o breakers (interruptores de circuito) Los breakers hacen la misma funcioacuten que los fusibles con la ventaja que pueden ser restaurados manualmente en lugar de tener que ser reemplazados Los breakers tienen forma de botoacuten que salta hacia afuera cuando se ve sometido a una sobrecarga el piloto solo tiene que pulsar sobre el breaker (botoacuten) para volver a restaurarlo
Otros elementos
Ademaacutes de los elementos anteriores el sistema eleacutectrico consta de otros componentes como motor de arranque reguladores inversores de polaridad contactores transformadoresrectificadores etc Para facilitar la conexioacuten de los equipos al sistema eleacutectrico los aviones disponen de una barra de corriente (electrical bus) que distribuye la corriente a todos ellos simplificando sobremanera el cableado
Puesto que los generadores producen corriente continua y los alternadores corriente alterna el sistema estaacute provisto de los correspondientes conversores de corriente contiacutenua a alterna y viceversa
El sistema de encendido del motor (magnetos) que como hemos dicho es un sistema independiente del eleacutectrico se trataraacute en otro capiacutetulo
Fallos eleacutectricos
La peacuterdida de corriente de salida del alternador se detecta porque el amperiacutemetro da una lectura cero o negativa y en los aviones que dispongan de ella porque se enciende la luz de aviso correspondiente Antes de nada debemos asegurarnos de que la lectura es cero y no anormalmente baja encendiendo un dispositivo eleacutectrico por ejemplo la luz de aterrizaje Si no se nota un incremento en la lectura del amperiacutemetro podemos asumir que existe un fallo en al alternador Si el problema subsiste chequear el breaker del alternador y restaurarlo si fuera necesario El siguiente paso consiste en apagar el alternador durante un segundo y volverlo a encender (switch ALT) Si el problema era producido por sobrevoltaje este procedimiento debe retornar el amperiacutemetro a una lectura normal
Por uacuteltimo si nada de lo anterior soluciona el fallo apagar el alternador Cuando se apaga el alternador el sistema eleacutectrico se nutre de la bateriacutea por lo que todo el equipamiento eleacutectrico no esencial deberiacutea ser cortado para conservar el maacuteximo tiempo posible la energiacutea de la bateriacuteaEn caso de fallo eleacutectrico en cualquier equipo chequear el breakercorrespondiente y restaurarlo Si el fallo persiste no queda maacutes remedio que apagar ese equipo
Es importante desconectar el interruptor principal despueacutes de apagar el motor ya que si se deja activado puede descargar la bateriacutea
Interpretacioacuten de diagramas del subsistema eleacutectrico
Descripcioacuten del Subsistema eleacutectrico
El avioacuten estaacute equipado con un sistema eleacutectrico de AC y DC Los sistemas estaacuten divididos en dos sistemas independientes designados derecho e izquierdo Normalmente dos generadores de motor uno por cada motor son la fuente principal de energiacutea AC En el caso de una falla de un generador AC en vuelo o cuando energiacutea externa no estaacute disponible en tierra se puede suministrar energiacutea eleacutectrica auxiliar mediante un generador instalado en el APU en la seccioacuten de cola La corriente de 28V DC es normalmente suministrada por cuatro transformadores-rectificadores instalados en el compartimento de accesorios delantero Estas unidades son suministradas con 115 VAC proveniente de los generadores del avioacuten o de una fuente externa Energiacutea de bateriacutea es suministrada por dos bateriacuteas de niquel-cadmio de 14V conectadas en serie
El generador del APU estaacute montado junto al APU y es accionado a velocidad constante por el sistema de control del APU El generador del APU puede ser sustituiacutedo por un generador de motorCada generador de los motores es accionado a traveacutes de un engranaje de velocidad constante (CSD - ConstantSpeed Drive) que convierte la velocidad variable de giro del motor en una velocidad de giro constante La CSD y unidades electroacutenicas mantienen el voltaje y la frecuencia de salida del generador constante sin importar las variaciones de velocidad de rotacioacuten del motor ni las variaciones de cargas eleacutectricas
Un sistema indicador de aceite de cada CSD muestran la temperatura del aceite a la salida de la CSD y del aumento de temperatura del aceite al atravesarla Cada CSD tiene un switch de desconexioacuten que desacopla a la CSD del motor en caso de ser necesario Si es desconectada solo puede volver a conectarse en tierra directamente en el motor una vez que eacuteste esteacute detenidoCada generador tiene protecciones por mal funcionamiento desconectandolo del sistema eleacutectrico y desenergizaacutendolo en el caso de surgir alguna falla en el circuito Tirando de la manija ENG FIRE tambieacuten desenergizaraacute al generador respectivo El generador puede ser recuperado mediante la accioacuten de RESET luego de que la falla haya sido solucionada (antes la manija ENG FIRE debe ser metida nuevamente a su posicioacuten normal si ella fue tirada)
Distribucioacuten de Corriente Alterna (AC)
El sistema de corriente AC estaacute dividido en dos sistemas separados independientes el uno del otro pero con posibilidad de interconexioacuten (crosstie) Los generadores derecho e izquierdo suministran energiacutea directamente a su barra de generador respectiva para luego ser distribuiacuteda a los sistemas respectivos La energiacutea del APU puede ser suminitrada a una barra de generador en particular o a ambas o directamente a la barra de servicio en tierra (GroundService Bus) cuando solamente se requiere energiacutea para el servicio del avioacuten (luz en cabina de pax servicio de bantildeos limpieza etc)
Las barras de generador (GEN BUSES) suministran energiacutea trifaacutesica hacia cargas pesadas como la energiacutea a los galleys y ventiladores de enfriamiento Cada barra de generador le suministra energiacutea a sus barras de AC subordinadas (AC Buses) las AC Buses suministran energiacutea trifaacutesica pero para cargas pequentildeas como las bombas de combustible TRs circuitos de AC que requieren solamente una faseLaGroundService Bus provee energiacutea a aquellos circuitos que son requeridos en tierra para el servicio del avioacuten sin tener que energizar el resto de los sistemas La energiacutea para esta barra es provista directamente por un grupo eleacutectrico de tierra o por el generador del APU si la barra de generador derecho no estaacute energizada
La GroundService Bus brinda energiacutea al cargador de bateriacutea y a la TR derecha nro 2 Cuando la barra de generador derecho (RIGHT GEN BUS) estaacute energizada la GroundService Bus funciona como parte del sistema de distribucioacuten de corriente AC recibiendo energiacutea directamente de la RIGHT GEN BUSSi se desea en tierra todo el sistema eleacutectrico puede ser energizado mediante un grupo eleacutectrico de tierra
Hay un control de prioridades en la distrubucioacuten de la corriente AC Este es si el APU energiza a una barra y un generador de motor es conectado a la barra el generador del APU se desconectaraacute automaacuteticamente de dicha barra Si un grupo externo (GPU) estaacute energizando una barra y si el APU o un generador de motor se conecta a dicha barra el GPU se desconectaraacute de la barra y el generador se haraacute cargo de ella
Si se desconecta un generador por alguna razon que no sea una falla en la GEN BUS a su cargo el generador restante se haraacute cargo de dicha barra a traveacutes del relay AC CROSSTIE Si un generador queda inoperativo debido a una falla en su GEN BUS o por proteccioacuten diferencial el relay AC CROSSTIE permaneceraacute abierto aislando la barra del resto del sistema las cargas de dicha barra permaneceraacuten desenergizadas hasta que el problema en la barra sea resuelto Las cargas en el generador restante no se veraacuten afectadas
Distribuicioacuten de Corriente Continua (DC)
La distribuicioacuten de corriente DC es similar a la de AC funcionando en forma separada el lado derecho del izquierdo El sistema de DC tiene un relay DC CROSSTIE que es manual para el caso de la falla de cualquiera de los lados Ademaacutes de los sistemas derecho e izquierdo tambieacuten se suministra corriente DC mediante la bateriacutea En el sistema de DC izquierdo la energiacutea es suministrada por dos TRs conectadas a la L AC BUS En el sistema de DC derecho la energiacutea es suministrada tambieacuten por dos TRs pero una conectada a la R AC BUS y las otra a la GroundService Bus Cuando el avioacuten estaacute en tierra y solamente estaacute
energizada la GroundService Bus directamente desde el APU o desde un GPU la TR1 derecha es aislada y solamente la TR2 derecha suministra energiacutea a la DC TRANSFER BUS El DC CROSSTIE no es automaacutetico y debe ser abierto o cerrado manualmente Ademaacutes de dar energiacutea a sus barras respectivas las TR dan energiacutea a la EMERGENCY DC BUS y a la DC TRANSFER BUS
La bateriacutea suministra 28V a las BATTERY DIRECT BUS (sin importar la posicioacuten del switch de bateriacutea) y cuando el switch de bateriacutea estaacute en ON a la BATTERY BUS La bateriacutea estaacute conectada a la DC TRANSFER BUS cuando las barras derecha e izquierda no estaacute energizadas excepto que se esteacute usando la GroundService Bus Cuando el switch de EMERGENCY POWER es puesto en ON la bateriacutea es conectada a la EMERGENCY DC BUS y es desconectada del cargador de bateriacutea
Cargador de Bateriacutea
El cargador de bateriacutea puede cargarla cuando la GroundService Bus estaacute energizada y el switch de bateriacutea estaacute en ON Cuando la bateriacutea estaacute completamente cargada el cargador estaraacute en un modo pulsante Si la bateriacutea tiene poca carga el amperiacutemetro puede inicialmente oscilar pero debe estabilizarse dentro de los 4 seg en una corriente constante de aprox 40 amp y pasar al modo pulsante una vez que estaacute cargada Los intervalos de los pulsos pueden variar de 5 seg a 30 min
Suministro de Electricidad de Emergencia
Durante la operacioacuten normal la EMERGENCY AC BUS recibe corriente de una fase de la LEFT AC BUS y la EMERGENCY DC BUS recibe corriente de la LEFT DC BUS Si se pierde energiacutea de la LEFT GENERATOR BUS haraacute transferir el suministro de la EMERGENCY AC BUS a la RIGHT AC BUS y la EMERGENCY DC BUS a la RIGHT DC BUS
En caso de una peacuterdida completa de energiacutea la bateriacutea proveeraacute corriente a ambas EMERGENCY BUS cuando el switch de EMERGENCY POWER estaacute en ON La EMERGENCY DC BUS se alimentaraacute de la BATTERY DIRECT BUS que a su vez alimentaraacute al inversor de emergencia para proveer energiacutea al equipamiento esencial por aproximadamente 30 minutos Cuando EMERGENCY POWER estaacute en ON el cargador de bateriacutea no estaacute disponible
Panel de Control
Switch LR CSD DISCONNECT
DISC (momentaneamente) desconecta la CSD del eje del motor
NORM posicioacuten normal del switch bajo guarda roja
Indicador AC VOLTS Indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador FREQUENCY CPS Indica la frecuencia de salida de los generadores o del grupo externo en ciclos por seg
Selector del Voltiacutemetro
LR muestra el voltaje de AC en el indicador AC VOLTS y frecuencia en el indicador FREQUENCY CPS Tambieacuten muestra el voltaje de la DC BUS en el indicacador DC VOLTS
BATT VOLT muestra el voltaje de la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
BATT AMP muestra la corriente en amperes a o desde la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
Indicador AC VOLTS indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador DC VOLTS AMPS indica la carga o descarga de la bateriacutea voltaje de la bateriacutea o voltaje de la DC BUS selectada
Indicadores AC LOAD (L APU R) Indica la carga que cada generador entrega al sistema eleacutectrico Indica de 0 a 15 siendo 1 el 100 de la carga que el generador puede entregar
Switch LR GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
OFF desconecta el generador de su GENERATOR BUS
ON (posicioacuten normal) conecta el generador al sistema eleacutectrico si todas las protecciones del sistema son satisfechas
Switch APU GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
NORM operacioacuten normal
Botoacuten CSD TEMP cuando es presionado muestra el incremento de temperatura del aceite de la CSD (temp de salida menos temp de entrada) en la escala exterior del indicador de temperatura de aceite de la CSD
Indicador de temperatura de aceite de la CSD (LR) muestra la temperatura del aceite de la CSD a la salida de esta o el aumento de temperatura del aceite a traveacutes de la CSD
Switches LR APU BUS
OFF remueve la energiacutea del APU de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del APU a la barra respectiva
Switches LR EXT PWR
OFF remueve la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
Switch AC BUS X TIE
OPEN abre el relay AC CROSSTIE aislando los sistemas eleacutectricos derecho e izquierdo Evita que se cierre el relay si estaacute abierto
AUTO posicioacuten de operacioacuten normal El relay AC CROSSTIE opera automaacuteticamente
Luz APU PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del APU estaacute disponible
LUZ EXT PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del grupo externo estaacute disponible
Switch BATT
OFF desconecta la bateriacutea de la BATTERY BUS del cargador de bateriacutea y de la DC TRANSFER BUS
ON conecta la bateriacutea a la BATTERY BUS al cargador de bateriacutea y a la DC TRANSFER BUS
Selector EMER PWR
OFF desconecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea de emergencia
ON conecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea AC y DC La energiacutea a la EMERGENCY DC BUS es ahora suminstrada por la BATTERY DIRECT BUS y a la EMERGENCY AC BUS a traveacutes de un inversor que es alimentado por la BATTERY DIRECT BUS
Indicadores DC LOAD indica la carga que el transfo-rectificador respectivo estaacute entregando al sistema de DC Una carga de 1 significa un 100 de la carga que la TR puede entregar
Switch DC BUS X TIE
CLOSE conecta a las DC BUS derecha e izquierda permitiendo cualquier combinacioacuten de TR para alimentar ambas DC BUSES
OPEN posicioacuten normal Aisla los sistemas izquierdo y derecho
Subsistema electroacutenico
Entendemos por sistema electroacutenico a un conjunto de dispositivos que se ubican dentro del campo de la ingenieriacutea y la fiacutesica y que se encargan de la aplicacioacuten de los circuitos electroacutenicos cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para generar recibir transmitir y almacenar informacioacuten
Los sistemas electroacutenicos procesan la informacioacuten que les llega a sus entradas En general la informacioacuten que llega a estas entradas proviene de magnitudes fiacutesicas del mundo real en el que vivimos Estas magnitudes son temperatura presioacuten longitud velocidad tensioacuten intensidad etc que tienen un caraacutecter continuo o analoacutegico La utilizacioacuten de alguna de estas magnitudes dependeraacute de la aplicacioacuten especiacutefica para la que esteacute disentildeando mi sistema electroacutenico
El avioacuten utiliza sistemas electroacutenicos en la cabina de vueloUn sistema electroacutenico de instrumentos de vuelo o EFIS por sus siglas en ingleacutes (Electroacutenica Flight InstrumentSystem)[] es un sistema de instrumentos de la cabina de vuelo en el que la tecnologiacutea de visualizacioacuten utilizado es electroacutenica en lugar de electromecaacutenica Un EFIS normalmente consta de una pantalla principal de vuelo (PFD) pantallas multifuncioacuten (MFD) y una pantalla para el sistema de indicacioacuten de motor y aviso a la tripulacioacuten (EICAS) A pesar de que los monitores tubo de rayos catoacutedicos (CRT) se utilizaron en un principio las pantallas de cristal liacutequido (LCD) son ahora maacutes comunes
Las posibles aplicaciones de sistemas EFIS variacutean mucho Un avioacuten ligero puede ser equipada con una unidad de pantalla en la que se muestran los datos de vuelo y de navegacioacuten Un avioacuten de fuselaje ancho es probable que tenga seis o maacutes pantallas de presentacioacuten
Una instalacioacuten EFIS tendraacute los siguientes componentes
Pantallas de presentacioacuten Controles Procesadores de datos
Un EFIS baacutesicos podriacutean tener todos estos componentes una sola pantalla con pocos controles el panel
Primary Flight Display (PFD)
En la cabina de vuelo las pantallas de presentacioacuten son las partes maacutes visibles de un sistema EFIS y son sus caracteriacutesticas las que le dan lugar al nombre de Cabina de Cristal La pantalla de presentacioacuten que toma el lugar del ADI se llama pantalla principal de vuelo Primary Flight Display PFD) Si una pantalla separada sustituye a la HSI se llama pantalla de navegacioacuten El PFD muestra toda la informacioacuten criacutetica para el vuelo incluida
la velocidad aerodinaacutemica altitud rumbo actitud velocidad vertical y guintildeada La PFD estaacute disentildeado para mejorar la conciencia de la situacioacuten de un piloto mediante la integracioacuten de esta informacioacuten en una sola pantalla en lugar de seis diferentes instrumentos analoacutegicos reduciendo la cantidad de tiempo necesario para controlar los instrumentos Los nombres de laquoElectronicAttitude Directorraquo y laquoElectronic Horizontal SituationIndicatorraquo son utilizados por algunos fabricantes Sin embargo una ADI simulada es soacutelo la pieza central de la PFD La informacioacuten adicional estaacute superpuesta a ambas y dispuestos alrededor del graacutefico
Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
El MFD (Multi-FunctionDisplay) muestra la navegacioacuten y la informacioacuten en tiempo real de muacuteltiples sistemas Las pantallas multifuncionales con frecuencia se idearon como laquocartas centralizadasraquo o laquocartas digitalesraquo donde las tripulaciones pueden superponer informaciones diferentes sobre un mapa o un graacutefico Ejemplos de informacioacuten de superposicioacuten MFD incluir plan de ruta actual de la aeronave informacioacuten del tiempo provista en el radar de a bordo o bien por los radares meteoroloacutegicos en tierra por ejemplo NEXRAD el espacio aeacutereo restringido y el traacutefico de aeronaves Los equipos multifuncionales tambieacuten puede ser usado para ver otros tipos de recubrimiento de los datos (por ejemplo el plan de ruta actual) y se calcula superposicioacuten de datos de tipo por ejemplo el deslizamiento de radio de la aeronave dada la situacioacuten actual sobre el terreno los vientos y la velocidad de la aeronave y de altitud
Las pantallas multifuncionales tambieacuten puede mostrar informacioacuten acerca de los sistemas de aeronaves tales como el combustible y los sistemas eleacutectricos Al igual que con la PFD el MFD se puede cambiar el color o la forma de los datos para alertar a la tripulacioacuten a situaciones peligrosas Electroacutenica centralizada de seguimiento de aeronaves (ECAM)
Transponders
Los lsquotranspondersrsquo son sistemas de comunicacioacuten y control que respondenautomaacuteticamente cuando reciben un mensaje o sentildeal El teacutermino proviene de la contraccioacuten de la palabra transmitor y responderRecepcioacuten amplificacioacuten y remisioacuten enuna banda distinta de una sentildeal (estos transpondendores se utilizan en comunicaciones espaciales para adaptar la sentildeal sateacutelite entrantesaliente a la frecuencia de los equiposen banda base)Respuesta automaacutetica de un mensaje (predeterminado o no) a larecepcioacuten de una sentildeal concreta de interrogacioacuten (estos transpondedores se utilizan en aeronaacuteutica para sistemas de pseudo-radar)
TCAS
Un TCAS o Sistema de alerta de traacutefico y evasioacuten de colisioacuten (Trafficalert and
CollisionAvoidanceSystem) es un sistema embarcado que preveacute posibles colisiones entre
diferentes aeronaves y funciona independientemente a los servicios de traacutensito aeacutereoEl
dispositivo se compone de 3 elementos baacutesicos
ComputadorCentraliza calcula y gestiona las funciones de vigilancia rastreo deteccioacuten
maniobras evasivas y generacioacuten de avisos entre otros
AntenasDispone de dos antenas independientes a la antena del transpondedor
situadas una en la parte superior y otra en la parte inferior de la aeronave
Panel de controlInterface entre el piloto y el sistema Consta de una pantalla donde se
muestran los traacuteficos detectados (en aviones modernos este dispositivo estaacute integrado en
la pantalla de navegacioacuten conocida como glasscockpit Ademaacutes consta de botones para
seleccionar diferentes modos de funcionamiento variar el rango y diferentes opciones de
mostrar la informacioacuten
FMS (Flight Management System)
FMS ( Flight Management System)Un sistema de gestioacuten de vuelo (FMS) es una parte fundamental de la avioacutenica de un avioacuten moderno Un FMS es un sistema informaacuteticoespecial que realiza una amplia variedad de tareas durante el vuelo la reduccioacuten de la carga de trabajo de la tripulacioacuten de vuelo hasta el punto de que los aviones modernos yano llevar a los ingenieros de vuelo o navegadores Una funcioacuten principal es el vuelo de gestioacuten del plan de vuelo Uso de diferentes sensores (como el GPS y el INS) paradeterminar la posicioacuten de la aeronave el FMS puede guiar piloto automaacutetico de la aeronave a lo largo del plan de vuelo Desde la cabina del piloto el FMS es normalmentecontrolada a traveacutes de una Unidad de Control Display (CDU) que incorpora una pequentildea pantalla y el teclado El FMS enviacutea el plan de vuelo para la exhibicioacuten en el EFISnavegacioacuten de la pantalla (ND) o una pantalla multifuncioacuten (MFD)
Equipo radar meteoroloacutegico (Efecto Doppler)
Un radar meteoroloacutegico o radar meteo es un tipo de radar usado en meteorologiacutea para localizar precipitaciones calcular sustrayectorias y estimar sus tipos (lluvia nieve granizo etc) Ademaacutes los datos tridimensionales pueden analizarse para extraer la estructura de las tormentas y supotencial de trayectoria y de dantildeo Finalmente los ecos de precipitaciones y de atmoacutesfera clara del radar El radar meteo permite estimar la direccioacuten y velocidad del viento en laszonas bajas de la atmosfera
Sistema radar
El radar (RAdioDetection And Ranging ldquodeteccioacuten y medicioacuten de distancias por radiordquo) es un sistema que usa ondas electromagneacuteticas para medir distanciasaltitudes direcciones y velocidades de objetos estaacuteticos o moacuteviles como aeronaves barcos vehiacuteculos motorizados formaciones meteoroloacutegicas y el propio terreno Sufuncionamiento se basa en emitir un impulso de radio que se refleja en el objetivo y se recibe tiacutepicamente en la misma posicioacuten del emisor A partir de este eco se puedeextraer gran cantidad de
informacioacuten El uso de ondas electromagneacuteticas permite detectarobjetos maacutes allaacute desde el tipo de emisioacuten (luz calor)
Ejemplo de una cabina de vuelo
Panorama general
El Baron G58 lo transporta de manera segura en una cabina de vuelo completamente
integrada que exhibe grandes voluacutemenes de informacioacuten en una pantalla simple e
intuitiva
Debido a que un vuelo sin inconvenientes comienza con una ingeniosa cabina de vuelo
la aeronave de uacuteltima generacioacuten Baron G58 ahora tiene incluido como base un sistema
completamente integrado de pantalla electroacutenica de vuelo Garmin G1000reg Sus
caracteriacutesticas incluyen dos monitores LCD de alta resolucioacuten estaacutendares de 104 pulgadas
que muestran instrumentos de vuelo mapas moacuteviles y datos de navegacioacuten e
identificacioacuten Esta tecnologiacutea de vanguardia reduce la carga de trabajo del piloto y ayuda
ampliamente a tener conciencia de las situaciones para garantizar un vuelo seguro
El panel de instrumentos del Baron es claro y estaacute organizado de manera loacutegica La carga
de trabajo en la cabina de pilotos se disminuye porque hay un tablero de interruptores
codificados por colores que agrupan cada sistema
La cabina de vuelo tambieacuten es increiacuteblemente funcional El sistema de piloto automaacutetico
GFC 700 completamente integrado utiliza los datos generados por el panel G1000 para
mejorar el rendimiento general del vuelo La informacioacuten de vuelo el rendimiento del
motor la navegacioacuten graacutefica y el nuevo sistema de radar se encuentran al alcance de sus
manos Con tanta innovacioacuten es hora de enfrentar la verdad Es la aeronave alternante
bimotor de mayor nivel en el mundo
Caracteriacutesticas
Primary Flight Display (PFD)
Multi-FunctionDisplay (MFD)
Piloto automaacutetico GFC 700 integrado de Garmin
Altitude and Heading Reference System (AHRS)
ADC
Receptores WAAS GPS duales con LPV Approach Capability
Mode ldquoSrdquo Transponder con identificacioacuten de vuelo y Servicio de informacioacuten de
traacutefico (TIS)
Sistema de audiobalizas digitalanaacutelogo
Indicacioacuten del motor en PFD y MFD en modo de reversioacuten
XM Radio y radar de climas satelital a color GWX 68 con exploracioacuten seleccionable
Terrain Awareness Warning System (TAWS-B)
Barometric Vertical Navigation (VNAV)
Interpretacioacuten de diagramas
Funcionamiento
El EFIS proporciona a la tripulacioacuten la informacioacuten necesaria para
A) Control de la aeronaveB) Navegacioacuten
Funciones del EFIS
bull Adquisicioacuten de datosbull Proceso de datosbull Presentacioacuten de los datos
La adquisicioacuten y proceso de datos es realizado por los DMC y la presentacioacuten en el PFD y el NDExisten 3 DMC y son iguales e intercambiables Estos DMC estaacuten divididos en 4 partes
bull Adquisicioacuten de datosbull Canal de procesos de datos del PFDbull Canal de procesos de datos del NDbull Canal de procesos de datos del PECAMLos datos de los sistemas del avioacuten le llegan en ARINC 429 y los datos del radar meteoroloacutegico en Arinc453 (liacutenea de alta velocidad)El Panel de Control del EFIS se une a los DCM mediante ARINC 429
Consta de dos pantallas el PFD y el ND
Las Indicaciones del PFD son
Existen dos Controles del PFD uno para el capitaacuten y otro para el copiloto y constan debull Ventana de referencia baromeacutetricabull Selectores de referencia baromeacutetricabull Pulsador ILSbull Pulsador FD OFF
Se puede elegir distintas presentaciones seguacuten el modo utilizando el mando del NDbull ROSE
1048707LS Muestra las desviaciones del sistema de aterrizaje1048707VOR Muestra las indicaciones de desviacioacuten del VOR y del Radial de VOR1048707NAV Posicioacuten horizontal del avioacuten respecto al plan de vuelo
bull ARC Presenta la desviacioacuten del plan de vuelo en un diagrama de 90o
bull PLAN Mapa orientado al norte verdadero Estaacute centrado en uno de los puntos del plan deVuelobull ENGINE Principales paraacutemetros del motor
En caso de fallo en alguna pantalla del EFIS la imagen del PFD prevalece sobre el NDY del mismo modo cuando se produce un fallo en alguacuten DMC podemos conectar el DMC 3 para reemplazarlo
EFIS NDEHSI
La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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Hablare de los subsistemas de un sistema electromecaacutenico que tiene el avioacuten como son el eleacutectrico electroacutenico y mecaacutenico El avioacuten se considera a aquella maacutequina maacutes pesada que el aire y que produce la potencia necesaria de manera autoacutenoma para volar y se conforma por el sistema electromecaacutenico Junto con su capacidad para pensar el hombre observoacute desde un principio el vuelo de las aves su suentildeo fue siempre poder imitarlas
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 espiacuteas de reabastecimiento en vuelo etc)
Tambieacuten pueden clasificarse en funcioacuten de su planta motriz aviones propulsados por motores a pistoacuten motores a reaccioacuten (turborreactor turborreactor de doble flujo turboheacutelice etc) o propulsores (cohetes)
iquestPor queacute vuelan los aviones
Un objeto plano colocado un poco inclinado hacia arriba contra el viento produce sustentacioacuten por ejemplo una cometa Un perfil aerodinaacutemico es un cuerpo que tiene un disentildeo determinado para aprovechar al maacuteximo las fuerzas que se originan por la variacioacuten de velocidad y presioacuten cuando este perfil se situacutea en una corriente de aire Un ala es un ejemplo de disentildeo avanzado de perfil aerodinaacutemico
Veamos que sucede cuando un aparato dotado de perfiles aerodinaacutemicos (alas) se mueve en el aire (dotado de presioacuten atmosfeacuterica y velocidad) a una cierta velocidad y con determinada colocacioacuten hacia arriba (aacutengulo de ataque) de acuerdo con las leyes explicadas
El ala produce un flujo de aire en proporcioacuten a su aacutengulo de ataque (a mayor aacutengulo de ataque mayor es el estrechamiento en la parte superior del ala) y a la velocidad con que el ala se mueve respecto a la masa de aire que la rodea de este flujo de aire el que discurre por la parte superior del perfil tendraacute una velocidad mayor (efecto Venturi) que el que discurre por la parte inferior Esa mayor velocidad implica menor presioacuten(teorema de Bernoulli)
Tenemos pues que la superficie superior del ala soporta menos presioacuten que la superficie inferior Esta diferencia de presiones
produce una fuerza aerodinaacutemica que empuja al ala de la zona de mayor presioacuten (abajo) a la zona de menor presioacuten (arriba) conforme a la Tercera Ley del Movimiento de Newton
Pero ademaacutes la corriente de aire que fluye a mayor velocidad por encima del ala al confluir con la que fluye por debajo deflecta a esta uacuteltima hacia abajo producieacutendose una fuerza de reaccioacuten adicional hacia arriba La suma de estas dos fuerzas es lo que se conoce por fuerza de sustentacioacuten que es la que mantiene al avioacuten en el aire
Ley del movimiento de Newton
Para cada fuerza de accioacuten hay una fuerza de reaccioacuten igual en intensidad pero de sentido contrario
Un subsistema es un sistema que es parte de otro sistema mayor (suprasistema o supersistema)En otras palabras un subsistema es un conjunto de elemento interrelacionados que en siacute mismo es un sistema pero a la vez es parte de un sistema superior Un sistema puede estar constituido por muacuteltiples partes y subsistemas
Subsistemas de un avioacuten
Subsistema eleacutectrico
Un sistema eleacutectrico es el recorrido de la electricidad a traveacutes de un conductor desde la fuente de energiacutea hasta su lugar de consumo Todo circuito eleacutectrico requiere para su funcionamiento de una fuente de energiacutea en este caso de una corriente eleacutectricaSe debe recordar que cada circuito presenta una serie de caracteriacutesticas particulares Se deben observar y compararlas y asiacute obtener las conclusiones sobre los circuitos eleacutectricosPara analizar un circuito deben de conocerse los nombres de los elementos que lo forman entre los cuales se encuentran el conductor el generador la resistencia el nodo la pila entre otros Los circuitos eleacutectricos pueden estar conectados en serie en paralelo y de manera mixta que es una combinacioacuten de estos dos uacuteltimos
La energiacutea eleacutectrica es necesaria para el funcionamiento de muchos sistemas e instrumentos del aeroplano arranque del motor radios luces instrumentos
denavegacioacuten y otros dispositivos que necesitan esta energiacutea para su funcionamiento (bomba de combustible en algunos casos accionamiento de flaps subida o bajada del tren de aterrizaje calefaccioacuten del pitot avisador de peacuterdida etc)Antiguamente muchos aeroplanos no contaban con un sistema eleacutectrico sino que teniacutean un sistema de magnetos que proporcionaban energiacutea eleacutectrica exclusivamente al sistema de encendido (bujiacuteas) del motor debido a esta carencia el arranque del motor debiacutea realizarse moviendo la heacutelice a mano Maacutes tarde se utilizoacute la electricidad para accionar el arranque del motor eliminando la necesidad de mover la heacutelice manualmente
Hoy en diacutea los aviones estaacuten equipados con un sistema eleacutectrico cuya energiacutea alimenta a otros sistemas y dispositivos No obstante para el encendido del motor se sigue utilizando un sistema de magnetos independiente es decir que las magnetos no necesitan del sistema eleacutectrico para su operacioacuten Gracias a esta caracteriacutestica el corte del sistema eleacutectrico en vuelo no afecta para nada al funcionamiento normal del motor
La mayoriacutea de los aviones ligeros estaacuten equipados con un sistema de corriente continua de 12 voltios mientras que aviones mayores suelen estar dotados de sistemas de 24 voltios dado que necesitan de mayor capacidad para sus sistemas maacutes complejos incluyendo la energiacutea adicional para arrancar motores maacutes pesados
El sistema eleacutectrico consta baacutesicamente de los siguientes componentes
Bateriacutea
La bateriacutea o acumulador como su propio nombre indica transforma y almacena la energiacutea eleacutectrica en forma quiacutemica Esta energiacutea almacenada se utiliza para arrancar el motor y como fuente de reserva limitada para uso en caso de fallo del alternador o generador
Por muy potente que sea una bateriacutea su capacidad es notoriamente insuficiente para satisfacer la demanda de energiacutea de los sistemas e instrumentos del avioacuten los cuales la descargariacutean raacutepidamente Para paliar esta insuficiencia los aviones estaacuten equipados con generadores o alternadores
GeneradorAlternador
Movidos por el giro del motor proporcionan corriente eleacutectrica al sistema y mantienen la carga de la bateriacutea Hay diferencias baacutesicas entre generadores y alternadores
Con el motor a bajo reacutegimen muchos generadores no producen la suficiente energiacutea para mantener el sistema eleacutectrico por esta razoacuten con el motor poco revolucionado el sistema se nutre de la bateriacutea que en poco tiempo puede quedar descargada Un alternador en cambio produce suficiente corriente y muy constante a distintos regiacutemenes de revoluciones Otras ventajas de los alternadores son maacutes ligeros de peso menos caros de mantener y menos propensos a sufrir sobrecargas Actualmente se utilizan los alternadores en los aviones
El sistema eleacutectrico del avioacuten se nutre pues de dos fuentes de energiacutea la bateriacutea y el generadoralternador La bateriacutea se utiliza en exclusiva (salvo emergencias) para el arranque del motor una vez puesto en marcha es el alternador el que pasa a alimentar el sistema eleacutectrico
El voltaje de salida del generadoralternador es ligeramente superior al de la bateriacutea Por ejemplo una bateriacutea de 12 volts Suele estar alimentada por un generadoralternador de 14 volts o una bateriacutea de 24 volts Se alimenta con un generadoralternador de 28 volts Esta diferencia de voltaje mantiene la bateriacutea cargada encargaacutendose un regulador de controlar y estabilizar la salida del generadoralternador hacia la bateriacutea
Amperiacutemetro
Es el instrumento utilizado para monitorizar el rendimiento del sistema eleacutectrico En algunos aviones el amperiacutemetro es analoacutegico como el mostrado en la fig313 en otros es digital otros no poseen amperiacutemetro sino que en su lugar tienen un avisador luminoso que indica un funcionamiento anoacutemalo del alternador o generador y en otros este avisador complementa al amperiacutemetro
El amperiacutemetro muestra si el alternadorgenerador estaacute proporcionando una cantidad de energiacutea adecuada al sistema eleacutectrico midiendo amperios Este instrumento tambieacuten indica si la bateriacutea estaacute recibiendo suficiente carga eleacutectrica
Un valor positivo en el amperiacutemetro indica que el generadoralternador esta aportando carga eleacutectrica al sistema y a la bateriacutea Un valor negativo indica que el alternadorgenerador no aporta nada y el sistema se estaacute nutriendo de la bateriacutea Si el indicador fluctuacutea raacutepidamente indica un mal funcionamiento del alternadorgenerador
Interruptor principal o master
Con este interruptor el piloto enciende (on) o apaga (off) el sistema eleacutectrico del avion a excepcioacuten del encendido del motor (magnetos) que es independiente
Si el interruptor es simple un mecanismo eleacutectrico activado por la cargadescarga del alternador cambia de forma automaacutetica el origen de la alimentacioacuten del sistema eleacutectrico de la bateriacutea al alternador o viceversa
En la mayoriacutea de los aviones ligeros este interruptor es doble el interruptor izquierdo marcado con las iniciales BAT corresponde a la bateriacutea y opera de forma similar al master al encenderlo el sistema eleacutectrico comienza a nutrirse de la bateriacutea El interruptor derecho marcado con ALT corresponde al alternadorgenerador al encenderlo el sistema eleacutectrico pasa a alimentarse de la energiacutea generada por este dispositivo cargandose la bateriacutea con el excedente generado Este desdoblamiento del interruptor posibilita que el piloto excluya del sistema eleacutectrico al alternadorgenerador en caso de mal funcionamiento de esteEste interruptor tiene un mecanismo interno de
bloqueo de manera que normalmente el interruptor ALT solo puede activarse con el interruptor BAT tambieacuten activado
Fusibles y circuitbreakers
Los equipos eleacutectricos estaacuten protegidos de sobrecargas eleacutectricas por medio de fusibles o breakers (interruptores de circuito) Los breakers hacen la misma funcioacuten que los fusibles con la ventaja que pueden ser restaurados manualmente en lugar de tener que ser reemplazados Los breakers tienen forma de botoacuten que salta hacia afuera cuando se ve sometido a una sobrecarga el piloto solo tiene que pulsar sobre el breaker (botoacuten) para volver a restaurarlo
Otros elementos
Ademaacutes de los elementos anteriores el sistema eleacutectrico consta de otros componentes como motor de arranque reguladores inversores de polaridad contactores transformadoresrectificadores etc Para facilitar la conexioacuten de los equipos al sistema eleacutectrico los aviones disponen de una barra de corriente (electrical bus) que distribuye la corriente a todos ellos simplificando sobremanera el cableado
Puesto que los generadores producen corriente continua y los alternadores corriente alterna el sistema estaacute provisto de los correspondientes conversores de corriente contiacutenua a alterna y viceversa
El sistema de encendido del motor (magnetos) que como hemos dicho es un sistema independiente del eleacutectrico se trataraacute en otro capiacutetulo
Fallos eleacutectricos
La peacuterdida de corriente de salida del alternador se detecta porque el amperiacutemetro da una lectura cero o negativa y en los aviones que dispongan de ella porque se enciende la luz de aviso correspondiente Antes de nada debemos asegurarnos de que la lectura es cero y no anormalmente baja encendiendo un dispositivo eleacutectrico por ejemplo la luz de aterrizaje Si no se nota un incremento en la lectura del amperiacutemetro podemos asumir que existe un fallo en al alternador Si el problema subsiste chequear el breaker del alternador y restaurarlo si fuera necesario El siguiente paso consiste en apagar el alternador durante un segundo y volverlo a encender (switch ALT) Si el problema era producido por sobrevoltaje este procedimiento debe retornar el amperiacutemetro a una lectura normal
Por uacuteltimo si nada de lo anterior soluciona el fallo apagar el alternador Cuando se apaga el alternador el sistema eleacutectrico se nutre de la bateriacutea por lo que todo el equipamiento eleacutectrico no esencial deberiacutea ser cortado para conservar el maacuteximo tiempo posible la energiacutea de la bateriacuteaEn caso de fallo eleacutectrico en cualquier equipo chequear el breakercorrespondiente y restaurarlo Si el fallo persiste no queda maacutes remedio que apagar ese equipo
Es importante desconectar el interruptor principal despueacutes de apagar el motor ya que si se deja activado puede descargar la bateriacutea
Interpretacioacuten de diagramas del subsistema eleacutectrico
Descripcioacuten del Subsistema eleacutectrico
El avioacuten estaacute equipado con un sistema eleacutectrico de AC y DC Los sistemas estaacuten divididos en dos sistemas independientes designados derecho e izquierdo Normalmente dos generadores de motor uno por cada motor son la fuente principal de energiacutea AC En el caso de una falla de un generador AC en vuelo o cuando energiacutea externa no estaacute disponible en tierra se puede suministrar energiacutea eleacutectrica auxiliar mediante un generador instalado en el APU en la seccioacuten de cola La corriente de 28V DC es normalmente suministrada por cuatro transformadores-rectificadores instalados en el compartimento de accesorios delantero Estas unidades son suministradas con 115 VAC proveniente de los generadores del avioacuten o de una fuente externa Energiacutea de bateriacutea es suministrada por dos bateriacuteas de niquel-cadmio de 14V conectadas en serie
El generador del APU estaacute montado junto al APU y es accionado a velocidad constante por el sistema de control del APU El generador del APU puede ser sustituiacutedo por un generador de motorCada generador de los motores es accionado a traveacutes de un engranaje de velocidad constante (CSD - ConstantSpeed Drive) que convierte la velocidad variable de giro del motor en una velocidad de giro constante La CSD y unidades electroacutenicas mantienen el voltaje y la frecuencia de salida del generador constante sin importar las variaciones de velocidad de rotacioacuten del motor ni las variaciones de cargas eleacutectricas
Un sistema indicador de aceite de cada CSD muestran la temperatura del aceite a la salida de la CSD y del aumento de temperatura del aceite al atravesarla Cada CSD tiene un switch de desconexioacuten que desacopla a la CSD del motor en caso de ser necesario Si es desconectada solo puede volver a conectarse en tierra directamente en el motor una vez que eacuteste esteacute detenidoCada generador tiene protecciones por mal funcionamiento desconectandolo del sistema eleacutectrico y desenergizaacutendolo en el caso de surgir alguna falla en el circuito Tirando de la manija ENG FIRE tambieacuten desenergizaraacute al generador respectivo El generador puede ser recuperado mediante la accioacuten de RESET luego de que la falla haya sido solucionada (antes la manija ENG FIRE debe ser metida nuevamente a su posicioacuten normal si ella fue tirada)
Distribucioacuten de Corriente Alterna (AC)
El sistema de corriente AC estaacute dividido en dos sistemas separados independientes el uno del otro pero con posibilidad de interconexioacuten (crosstie) Los generadores derecho e izquierdo suministran energiacutea directamente a su barra de generador respectiva para luego ser distribuiacuteda a los sistemas respectivos La energiacutea del APU puede ser suminitrada a una barra de generador en particular o a ambas o directamente a la barra de servicio en tierra (GroundService Bus) cuando solamente se requiere energiacutea para el servicio del avioacuten (luz en cabina de pax servicio de bantildeos limpieza etc)
Las barras de generador (GEN BUSES) suministran energiacutea trifaacutesica hacia cargas pesadas como la energiacutea a los galleys y ventiladores de enfriamiento Cada barra de generador le suministra energiacutea a sus barras de AC subordinadas (AC Buses) las AC Buses suministran energiacutea trifaacutesica pero para cargas pequentildeas como las bombas de combustible TRs circuitos de AC que requieren solamente una faseLaGroundService Bus provee energiacutea a aquellos circuitos que son requeridos en tierra para el servicio del avioacuten sin tener que energizar el resto de los sistemas La energiacutea para esta barra es provista directamente por un grupo eleacutectrico de tierra o por el generador del APU si la barra de generador derecho no estaacute energizada
La GroundService Bus brinda energiacutea al cargador de bateriacutea y a la TR derecha nro 2 Cuando la barra de generador derecho (RIGHT GEN BUS) estaacute energizada la GroundService Bus funciona como parte del sistema de distribucioacuten de corriente AC recibiendo energiacutea directamente de la RIGHT GEN BUSSi se desea en tierra todo el sistema eleacutectrico puede ser energizado mediante un grupo eleacutectrico de tierra
Hay un control de prioridades en la distrubucioacuten de la corriente AC Este es si el APU energiza a una barra y un generador de motor es conectado a la barra el generador del APU se desconectaraacute automaacuteticamente de dicha barra Si un grupo externo (GPU) estaacute energizando una barra y si el APU o un generador de motor se conecta a dicha barra el GPU se desconectaraacute de la barra y el generador se haraacute cargo de ella
Si se desconecta un generador por alguna razon que no sea una falla en la GEN BUS a su cargo el generador restante se haraacute cargo de dicha barra a traveacutes del relay AC CROSSTIE Si un generador queda inoperativo debido a una falla en su GEN BUS o por proteccioacuten diferencial el relay AC CROSSTIE permaneceraacute abierto aislando la barra del resto del sistema las cargas de dicha barra permaneceraacuten desenergizadas hasta que el problema en la barra sea resuelto Las cargas en el generador restante no se veraacuten afectadas
Distribuicioacuten de Corriente Continua (DC)
La distribuicioacuten de corriente DC es similar a la de AC funcionando en forma separada el lado derecho del izquierdo El sistema de DC tiene un relay DC CROSSTIE que es manual para el caso de la falla de cualquiera de los lados Ademaacutes de los sistemas derecho e izquierdo tambieacuten se suministra corriente DC mediante la bateriacutea En el sistema de DC izquierdo la energiacutea es suministrada por dos TRs conectadas a la L AC BUS En el sistema de DC derecho la energiacutea es suministrada tambieacuten por dos TRs pero una conectada a la R AC BUS y las otra a la GroundService Bus Cuando el avioacuten estaacute en tierra y solamente estaacute
energizada la GroundService Bus directamente desde el APU o desde un GPU la TR1 derecha es aislada y solamente la TR2 derecha suministra energiacutea a la DC TRANSFER BUS El DC CROSSTIE no es automaacutetico y debe ser abierto o cerrado manualmente Ademaacutes de dar energiacutea a sus barras respectivas las TR dan energiacutea a la EMERGENCY DC BUS y a la DC TRANSFER BUS
La bateriacutea suministra 28V a las BATTERY DIRECT BUS (sin importar la posicioacuten del switch de bateriacutea) y cuando el switch de bateriacutea estaacute en ON a la BATTERY BUS La bateriacutea estaacute conectada a la DC TRANSFER BUS cuando las barras derecha e izquierda no estaacute energizadas excepto que se esteacute usando la GroundService Bus Cuando el switch de EMERGENCY POWER es puesto en ON la bateriacutea es conectada a la EMERGENCY DC BUS y es desconectada del cargador de bateriacutea
Cargador de Bateriacutea
El cargador de bateriacutea puede cargarla cuando la GroundService Bus estaacute energizada y el switch de bateriacutea estaacute en ON Cuando la bateriacutea estaacute completamente cargada el cargador estaraacute en un modo pulsante Si la bateriacutea tiene poca carga el amperiacutemetro puede inicialmente oscilar pero debe estabilizarse dentro de los 4 seg en una corriente constante de aprox 40 amp y pasar al modo pulsante una vez que estaacute cargada Los intervalos de los pulsos pueden variar de 5 seg a 30 min
Suministro de Electricidad de Emergencia
Durante la operacioacuten normal la EMERGENCY AC BUS recibe corriente de una fase de la LEFT AC BUS y la EMERGENCY DC BUS recibe corriente de la LEFT DC BUS Si se pierde energiacutea de la LEFT GENERATOR BUS haraacute transferir el suministro de la EMERGENCY AC BUS a la RIGHT AC BUS y la EMERGENCY DC BUS a la RIGHT DC BUS
En caso de una peacuterdida completa de energiacutea la bateriacutea proveeraacute corriente a ambas EMERGENCY BUS cuando el switch de EMERGENCY POWER estaacute en ON La EMERGENCY DC BUS se alimentaraacute de la BATTERY DIRECT BUS que a su vez alimentaraacute al inversor de emergencia para proveer energiacutea al equipamiento esencial por aproximadamente 30 minutos Cuando EMERGENCY POWER estaacute en ON el cargador de bateriacutea no estaacute disponible
Panel de Control
Switch LR CSD DISCONNECT
DISC (momentaneamente) desconecta la CSD del eje del motor
NORM posicioacuten normal del switch bajo guarda roja
Indicador AC VOLTS Indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador FREQUENCY CPS Indica la frecuencia de salida de los generadores o del grupo externo en ciclos por seg
Selector del Voltiacutemetro
LR muestra el voltaje de AC en el indicador AC VOLTS y frecuencia en el indicador FREQUENCY CPS Tambieacuten muestra el voltaje de la DC BUS en el indicacador DC VOLTS
BATT VOLT muestra el voltaje de la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
BATT AMP muestra la corriente en amperes a o desde la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
Indicador AC VOLTS indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador DC VOLTS AMPS indica la carga o descarga de la bateriacutea voltaje de la bateriacutea o voltaje de la DC BUS selectada
Indicadores AC LOAD (L APU R) Indica la carga que cada generador entrega al sistema eleacutectrico Indica de 0 a 15 siendo 1 el 100 de la carga que el generador puede entregar
Switch LR GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
OFF desconecta el generador de su GENERATOR BUS
ON (posicioacuten normal) conecta el generador al sistema eleacutectrico si todas las protecciones del sistema son satisfechas
Switch APU GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
NORM operacioacuten normal
Botoacuten CSD TEMP cuando es presionado muestra el incremento de temperatura del aceite de la CSD (temp de salida menos temp de entrada) en la escala exterior del indicador de temperatura de aceite de la CSD
Indicador de temperatura de aceite de la CSD (LR) muestra la temperatura del aceite de la CSD a la salida de esta o el aumento de temperatura del aceite a traveacutes de la CSD
Switches LR APU BUS
OFF remueve la energiacutea del APU de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del APU a la barra respectiva
Switches LR EXT PWR
OFF remueve la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
Switch AC BUS X TIE
OPEN abre el relay AC CROSSTIE aislando los sistemas eleacutectricos derecho e izquierdo Evita que se cierre el relay si estaacute abierto
AUTO posicioacuten de operacioacuten normal El relay AC CROSSTIE opera automaacuteticamente
Luz APU PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del APU estaacute disponible
LUZ EXT PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del grupo externo estaacute disponible
Switch BATT
OFF desconecta la bateriacutea de la BATTERY BUS del cargador de bateriacutea y de la DC TRANSFER BUS
ON conecta la bateriacutea a la BATTERY BUS al cargador de bateriacutea y a la DC TRANSFER BUS
Selector EMER PWR
OFF desconecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea de emergencia
ON conecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea AC y DC La energiacutea a la EMERGENCY DC BUS es ahora suminstrada por la BATTERY DIRECT BUS y a la EMERGENCY AC BUS a traveacutes de un inversor que es alimentado por la BATTERY DIRECT BUS
Indicadores DC LOAD indica la carga que el transfo-rectificador respectivo estaacute entregando al sistema de DC Una carga de 1 significa un 100 de la carga que la TR puede entregar
Switch DC BUS X TIE
CLOSE conecta a las DC BUS derecha e izquierda permitiendo cualquier combinacioacuten de TR para alimentar ambas DC BUSES
OPEN posicioacuten normal Aisla los sistemas izquierdo y derecho
Subsistema electroacutenico
Entendemos por sistema electroacutenico a un conjunto de dispositivos que se ubican dentro del campo de la ingenieriacutea y la fiacutesica y que se encargan de la aplicacioacuten de los circuitos electroacutenicos cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para generar recibir transmitir y almacenar informacioacuten
Los sistemas electroacutenicos procesan la informacioacuten que les llega a sus entradas En general la informacioacuten que llega a estas entradas proviene de magnitudes fiacutesicas del mundo real en el que vivimos Estas magnitudes son temperatura presioacuten longitud velocidad tensioacuten intensidad etc que tienen un caraacutecter continuo o analoacutegico La utilizacioacuten de alguna de estas magnitudes dependeraacute de la aplicacioacuten especiacutefica para la que esteacute disentildeando mi sistema electroacutenico
El avioacuten utiliza sistemas electroacutenicos en la cabina de vueloUn sistema electroacutenico de instrumentos de vuelo o EFIS por sus siglas en ingleacutes (Electroacutenica Flight InstrumentSystem)[] es un sistema de instrumentos de la cabina de vuelo en el que la tecnologiacutea de visualizacioacuten utilizado es electroacutenica en lugar de electromecaacutenica Un EFIS normalmente consta de una pantalla principal de vuelo (PFD) pantallas multifuncioacuten (MFD) y una pantalla para el sistema de indicacioacuten de motor y aviso a la tripulacioacuten (EICAS) A pesar de que los monitores tubo de rayos catoacutedicos (CRT) se utilizaron en un principio las pantallas de cristal liacutequido (LCD) son ahora maacutes comunes
Las posibles aplicaciones de sistemas EFIS variacutean mucho Un avioacuten ligero puede ser equipada con una unidad de pantalla en la que se muestran los datos de vuelo y de navegacioacuten Un avioacuten de fuselaje ancho es probable que tenga seis o maacutes pantallas de presentacioacuten
Una instalacioacuten EFIS tendraacute los siguientes componentes
Pantallas de presentacioacuten Controles Procesadores de datos
Un EFIS baacutesicos podriacutean tener todos estos componentes una sola pantalla con pocos controles el panel
Primary Flight Display (PFD)
En la cabina de vuelo las pantallas de presentacioacuten son las partes maacutes visibles de un sistema EFIS y son sus caracteriacutesticas las que le dan lugar al nombre de Cabina de Cristal La pantalla de presentacioacuten que toma el lugar del ADI se llama pantalla principal de vuelo Primary Flight Display PFD) Si una pantalla separada sustituye a la HSI se llama pantalla de navegacioacuten El PFD muestra toda la informacioacuten criacutetica para el vuelo incluida
la velocidad aerodinaacutemica altitud rumbo actitud velocidad vertical y guintildeada La PFD estaacute disentildeado para mejorar la conciencia de la situacioacuten de un piloto mediante la integracioacuten de esta informacioacuten en una sola pantalla en lugar de seis diferentes instrumentos analoacutegicos reduciendo la cantidad de tiempo necesario para controlar los instrumentos Los nombres de laquoElectronicAttitude Directorraquo y laquoElectronic Horizontal SituationIndicatorraquo son utilizados por algunos fabricantes Sin embargo una ADI simulada es soacutelo la pieza central de la PFD La informacioacuten adicional estaacute superpuesta a ambas y dispuestos alrededor del graacutefico
Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
El MFD (Multi-FunctionDisplay) muestra la navegacioacuten y la informacioacuten en tiempo real de muacuteltiples sistemas Las pantallas multifuncionales con frecuencia se idearon como laquocartas centralizadasraquo o laquocartas digitalesraquo donde las tripulaciones pueden superponer informaciones diferentes sobre un mapa o un graacutefico Ejemplos de informacioacuten de superposicioacuten MFD incluir plan de ruta actual de la aeronave informacioacuten del tiempo provista en el radar de a bordo o bien por los radares meteoroloacutegicos en tierra por ejemplo NEXRAD el espacio aeacutereo restringido y el traacutefico de aeronaves Los equipos multifuncionales tambieacuten puede ser usado para ver otros tipos de recubrimiento de los datos (por ejemplo el plan de ruta actual) y se calcula superposicioacuten de datos de tipo por ejemplo el deslizamiento de radio de la aeronave dada la situacioacuten actual sobre el terreno los vientos y la velocidad de la aeronave y de altitud
Las pantallas multifuncionales tambieacuten puede mostrar informacioacuten acerca de los sistemas de aeronaves tales como el combustible y los sistemas eleacutectricos Al igual que con la PFD el MFD se puede cambiar el color o la forma de los datos para alertar a la tripulacioacuten a situaciones peligrosas Electroacutenica centralizada de seguimiento de aeronaves (ECAM)
Transponders
Los lsquotranspondersrsquo son sistemas de comunicacioacuten y control que respondenautomaacuteticamente cuando reciben un mensaje o sentildeal El teacutermino proviene de la contraccioacuten de la palabra transmitor y responderRecepcioacuten amplificacioacuten y remisioacuten enuna banda distinta de una sentildeal (estos transpondendores se utilizan en comunicaciones espaciales para adaptar la sentildeal sateacutelite entrantesaliente a la frecuencia de los equiposen banda base)Respuesta automaacutetica de un mensaje (predeterminado o no) a larecepcioacuten de una sentildeal concreta de interrogacioacuten (estos transpondedores se utilizan en aeronaacuteutica para sistemas de pseudo-radar)
TCAS
Un TCAS o Sistema de alerta de traacutefico y evasioacuten de colisioacuten (Trafficalert and
CollisionAvoidanceSystem) es un sistema embarcado que preveacute posibles colisiones entre
diferentes aeronaves y funciona independientemente a los servicios de traacutensito aeacutereoEl
dispositivo se compone de 3 elementos baacutesicos
ComputadorCentraliza calcula y gestiona las funciones de vigilancia rastreo deteccioacuten
maniobras evasivas y generacioacuten de avisos entre otros
AntenasDispone de dos antenas independientes a la antena del transpondedor
situadas una en la parte superior y otra en la parte inferior de la aeronave
Panel de controlInterface entre el piloto y el sistema Consta de una pantalla donde se
muestran los traacuteficos detectados (en aviones modernos este dispositivo estaacute integrado en
la pantalla de navegacioacuten conocida como glasscockpit Ademaacutes consta de botones para
seleccionar diferentes modos de funcionamiento variar el rango y diferentes opciones de
mostrar la informacioacuten
FMS (Flight Management System)
FMS ( Flight Management System)Un sistema de gestioacuten de vuelo (FMS) es una parte fundamental de la avioacutenica de un avioacuten moderno Un FMS es un sistema informaacuteticoespecial que realiza una amplia variedad de tareas durante el vuelo la reduccioacuten de la carga de trabajo de la tripulacioacuten de vuelo hasta el punto de que los aviones modernos yano llevar a los ingenieros de vuelo o navegadores Una funcioacuten principal es el vuelo de gestioacuten del plan de vuelo Uso de diferentes sensores (como el GPS y el INS) paradeterminar la posicioacuten de la aeronave el FMS puede guiar piloto automaacutetico de la aeronave a lo largo del plan de vuelo Desde la cabina del piloto el FMS es normalmentecontrolada a traveacutes de una Unidad de Control Display (CDU) que incorpora una pequentildea pantalla y el teclado El FMS enviacutea el plan de vuelo para la exhibicioacuten en el EFISnavegacioacuten de la pantalla (ND) o una pantalla multifuncioacuten (MFD)
Equipo radar meteoroloacutegico (Efecto Doppler)
Un radar meteoroloacutegico o radar meteo es un tipo de radar usado en meteorologiacutea para localizar precipitaciones calcular sustrayectorias y estimar sus tipos (lluvia nieve granizo etc) Ademaacutes los datos tridimensionales pueden analizarse para extraer la estructura de las tormentas y supotencial de trayectoria y de dantildeo Finalmente los ecos de precipitaciones y de atmoacutesfera clara del radar El radar meteo permite estimar la direccioacuten y velocidad del viento en laszonas bajas de la atmosfera
Sistema radar
El radar (RAdioDetection And Ranging ldquodeteccioacuten y medicioacuten de distancias por radiordquo) es un sistema que usa ondas electromagneacuteticas para medir distanciasaltitudes direcciones y velocidades de objetos estaacuteticos o moacuteviles como aeronaves barcos vehiacuteculos motorizados formaciones meteoroloacutegicas y el propio terreno Sufuncionamiento se basa en emitir un impulso de radio que se refleja en el objetivo y se recibe tiacutepicamente en la misma posicioacuten del emisor A partir de este eco se puedeextraer gran cantidad de
informacioacuten El uso de ondas electromagneacuteticas permite detectarobjetos maacutes allaacute desde el tipo de emisioacuten (luz calor)
Ejemplo de una cabina de vuelo
Panorama general
El Baron G58 lo transporta de manera segura en una cabina de vuelo completamente
integrada que exhibe grandes voluacutemenes de informacioacuten en una pantalla simple e
intuitiva
Debido a que un vuelo sin inconvenientes comienza con una ingeniosa cabina de vuelo
la aeronave de uacuteltima generacioacuten Baron G58 ahora tiene incluido como base un sistema
completamente integrado de pantalla electroacutenica de vuelo Garmin G1000reg Sus
caracteriacutesticas incluyen dos monitores LCD de alta resolucioacuten estaacutendares de 104 pulgadas
que muestran instrumentos de vuelo mapas moacuteviles y datos de navegacioacuten e
identificacioacuten Esta tecnologiacutea de vanguardia reduce la carga de trabajo del piloto y ayuda
ampliamente a tener conciencia de las situaciones para garantizar un vuelo seguro
El panel de instrumentos del Baron es claro y estaacute organizado de manera loacutegica La carga
de trabajo en la cabina de pilotos se disminuye porque hay un tablero de interruptores
codificados por colores que agrupan cada sistema
La cabina de vuelo tambieacuten es increiacuteblemente funcional El sistema de piloto automaacutetico
GFC 700 completamente integrado utiliza los datos generados por el panel G1000 para
mejorar el rendimiento general del vuelo La informacioacuten de vuelo el rendimiento del
motor la navegacioacuten graacutefica y el nuevo sistema de radar se encuentran al alcance de sus
manos Con tanta innovacioacuten es hora de enfrentar la verdad Es la aeronave alternante
bimotor de mayor nivel en el mundo
Caracteriacutesticas
Primary Flight Display (PFD)
Multi-FunctionDisplay (MFD)
Piloto automaacutetico GFC 700 integrado de Garmin
Altitude and Heading Reference System (AHRS)
ADC
Receptores WAAS GPS duales con LPV Approach Capability
Mode ldquoSrdquo Transponder con identificacioacuten de vuelo y Servicio de informacioacuten de
traacutefico (TIS)
Sistema de audiobalizas digitalanaacutelogo
Indicacioacuten del motor en PFD y MFD en modo de reversioacuten
XM Radio y radar de climas satelital a color GWX 68 con exploracioacuten seleccionable
Terrain Awareness Warning System (TAWS-B)
Barometric Vertical Navigation (VNAV)
Interpretacioacuten de diagramas
Funcionamiento
El EFIS proporciona a la tripulacioacuten la informacioacuten necesaria para
A) Control de la aeronaveB) Navegacioacuten
Funciones del EFIS
bull Adquisicioacuten de datosbull Proceso de datosbull Presentacioacuten de los datos
La adquisicioacuten y proceso de datos es realizado por los DMC y la presentacioacuten en el PFD y el NDExisten 3 DMC y son iguales e intercambiables Estos DMC estaacuten divididos en 4 partes
bull Adquisicioacuten de datosbull Canal de procesos de datos del PFDbull Canal de procesos de datos del NDbull Canal de procesos de datos del PECAMLos datos de los sistemas del avioacuten le llegan en ARINC 429 y los datos del radar meteoroloacutegico en Arinc453 (liacutenea de alta velocidad)El Panel de Control del EFIS se une a los DCM mediante ARINC 429
Consta de dos pantallas el PFD y el ND
Las Indicaciones del PFD son
Existen dos Controles del PFD uno para el capitaacuten y otro para el copiloto y constan debull Ventana de referencia baromeacutetricabull Selectores de referencia baromeacutetricabull Pulsador ILSbull Pulsador FD OFF
Se puede elegir distintas presentaciones seguacuten el modo utilizando el mando del NDbull ROSE
1048707LS Muestra las desviaciones del sistema de aterrizaje1048707VOR Muestra las indicaciones de desviacioacuten del VOR y del Radial de VOR1048707NAV Posicioacuten horizontal del avioacuten respecto al plan de vuelo
bull ARC Presenta la desviacioacuten del plan de vuelo en un diagrama de 90o
bull PLAN Mapa orientado al norte verdadero Estaacute centrado en uno de los puntos del plan deVuelobull ENGINE Principales paraacutemetros del motor
En caso de fallo en alguna pantalla del EFIS la imagen del PFD prevalece sobre el NDY del mismo modo cuando se produce un fallo en alguacuten DMC podemos conectar el DMC 3 para reemplazarlo
EFIS NDEHSI
La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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produce una fuerza aerodinaacutemica que empuja al ala de la zona de mayor presioacuten (abajo) a la zona de menor presioacuten (arriba) conforme a la Tercera Ley del Movimiento de Newton
Pero ademaacutes la corriente de aire que fluye a mayor velocidad por encima del ala al confluir con la que fluye por debajo deflecta a esta uacuteltima hacia abajo producieacutendose una fuerza de reaccioacuten adicional hacia arriba La suma de estas dos fuerzas es lo que se conoce por fuerza de sustentacioacuten que es la que mantiene al avioacuten en el aire
Ley del movimiento de Newton
Para cada fuerza de accioacuten hay una fuerza de reaccioacuten igual en intensidad pero de sentido contrario
Un subsistema es un sistema que es parte de otro sistema mayor (suprasistema o supersistema)En otras palabras un subsistema es un conjunto de elemento interrelacionados que en siacute mismo es un sistema pero a la vez es parte de un sistema superior Un sistema puede estar constituido por muacuteltiples partes y subsistemas
Subsistemas de un avioacuten
Subsistema eleacutectrico
Un sistema eleacutectrico es el recorrido de la electricidad a traveacutes de un conductor desde la fuente de energiacutea hasta su lugar de consumo Todo circuito eleacutectrico requiere para su funcionamiento de una fuente de energiacutea en este caso de una corriente eleacutectricaSe debe recordar que cada circuito presenta una serie de caracteriacutesticas particulares Se deben observar y compararlas y asiacute obtener las conclusiones sobre los circuitos eleacutectricosPara analizar un circuito deben de conocerse los nombres de los elementos que lo forman entre los cuales se encuentran el conductor el generador la resistencia el nodo la pila entre otros Los circuitos eleacutectricos pueden estar conectados en serie en paralelo y de manera mixta que es una combinacioacuten de estos dos uacuteltimos
La energiacutea eleacutectrica es necesaria para el funcionamiento de muchos sistemas e instrumentos del aeroplano arranque del motor radios luces instrumentos
denavegacioacuten y otros dispositivos que necesitan esta energiacutea para su funcionamiento (bomba de combustible en algunos casos accionamiento de flaps subida o bajada del tren de aterrizaje calefaccioacuten del pitot avisador de peacuterdida etc)Antiguamente muchos aeroplanos no contaban con un sistema eleacutectrico sino que teniacutean un sistema de magnetos que proporcionaban energiacutea eleacutectrica exclusivamente al sistema de encendido (bujiacuteas) del motor debido a esta carencia el arranque del motor debiacutea realizarse moviendo la heacutelice a mano Maacutes tarde se utilizoacute la electricidad para accionar el arranque del motor eliminando la necesidad de mover la heacutelice manualmente
Hoy en diacutea los aviones estaacuten equipados con un sistema eleacutectrico cuya energiacutea alimenta a otros sistemas y dispositivos No obstante para el encendido del motor se sigue utilizando un sistema de magnetos independiente es decir que las magnetos no necesitan del sistema eleacutectrico para su operacioacuten Gracias a esta caracteriacutestica el corte del sistema eleacutectrico en vuelo no afecta para nada al funcionamiento normal del motor
La mayoriacutea de los aviones ligeros estaacuten equipados con un sistema de corriente continua de 12 voltios mientras que aviones mayores suelen estar dotados de sistemas de 24 voltios dado que necesitan de mayor capacidad para sus sistemas maacutes complejos incluyendo la energiacutea adicional para arrancar motores maacutes pesados
El sistema eleacutectrico consta baacutesicamente de los siguientes componentes
Bateriacutea
La bateriacutea o acumulador como su propio nombre indica transforma y almacena la energiacutea eleacutectrica en forma quiacutemica Esta energiacutea almacenada se utiliza para arrancar el motor y como fuente de reserva limitada para uso en caso de fallo del alternador o generador
Por muy potente que sea una bateriacutea su capacidad es notoriamente insuficiente para satisfacer la demanda de energiacutea de los sistemas e instrumentos del avioacuten los cuales la descargariacutean raacutepidamente Para paliar esta insuficiencia los aviones estaacuten equipados con generadores o alternadores
GeneradorAlternador
Movidos por el giro del motor proporcionan corriente eleacutectrica al sistema y mantienen la carga de la bateriacutea Hay diferencias baacutesicas entre generadores y alternadores
Con el motor a bajo reacutegimen muchos generadores no producen la suficiente energiacutea para mantener el sistema eleacutectrico por esta razoacuten con el motor poco revolucionado el sistema se nutre de la bateriacutea que en poco tiempo puede quedar descargada Un alternador en cambio produce suficiente corriente y muy constante a distintos regiacutemenes de revoluciones Otras ventajas de los alternadores son maacutes ligeros de peso menos caros de mantener y menos propensos a sufrir sobrecargas Actualmente se utilizan los alternadores en los aviones
El sistema eleacutectrico del avioacuten se nutre pues de dos fuentes de energiacutea la bateriacutea y el generadoralternador La bateriacutea se utiliza en exclusiva (salvo emergencias) para el arranque del motor una vez puesto en marcha es el alternador el que pasa a alimentar el sistema eleacutectrico
El voltaje de salida del generadoralternador es ligeramente superior al de la bateriacutea Por ejemplo una bateriacutea de 12 volts Suele estar alimentada por un generadoralternador de 14 volts o una bateriacutea de 24 volts Se alimenta con un generadoralternador de 28 volts Esta diferencia de voltaje mantiene la bateriacutea cargada encargaacutendose un regulador de controlar y estabilizar la salida del generadoralternador hacia la bateriacutea
Amperiacutemetro
Es el instrumento utilizado para monitorizar el rendimiento del sistema eleacutectrico En algunos aviones el amperiacutemetro es analoacutegico como el mostrado en la fig313 en otros es digital otros no poseen amperiacutemetro sino que en su lugar tienen un avisador luminoso que indica un funcionamiento anoacutemalo del alternador o generador y en otros este avisador complementa al amperiacutemetro
El amperiacutemetro muestra si el alternadorgenerador estaacute proporcionando una cantidad de energiacutea adecuada al sistema eleacutectrico midiendo amperios Este instrumento tambieacuten indica si la bateriacutea estaacute recibiendo suficiente carga eleacutectrica
Un valor positivo en el amperiacutemetro indica que el generadoralternador esta aportando carga eleacutectrica al sistema y a la bateriacutea Un valor negativo indica que el alternadorgenerador no aporta nada y el sistema se estaacute nutriendo de la bateriacutea Si el indicador fluctuacutea raacutepidamente indica un mal funcionamiento del alternadorgenerador
Interruptor principal o master
Con este interruptor el piloto enciende (on) o apaga (off) el sistema eleacutectrico del avion a excepcioacuten del encendido del motor (magnetos) que es independiente
Si el interruptor es simple un mecanismo eleacutectrico activado por la cargadescarga del alternador cambia de forma automaacutetica el origen de la alimentacioacuten del sistema eleacutectrico de la bateriacutea al alternador o viceversa
En la mayoriacutea de los aviones ligeros este interruptor es doble el interruptor izquierdo marcado con las iniciales BAT corresponde a la bateriacutea y opera de forma similar al master al encenderlo el sistema eleacutectrico comienza a nutrirse de la bateriacutea El interruptor derecho marcado con ALT corresponde al alternadorgenerador al encenderlo el sistema eleacutectrico pasa a alimentarse de la energiacutea generada por este dispositivo cargandose la bateriacutea con el excedente generado Este desdoblamiento del interruptor posibilita que el piloto excluya del sistema eleacutectrico al alternadorgenerador en caso de mal funcionamiento de esteEste interruptor tiene un mecanismo interno de
bloqueo de manera que normalmente el interruptor ALT solo puede activarse con el interruptor BAT tambieacuten activado
Fusibles y circuitbreakers
Los equipos eleacutectricos estaacuten protegidos de sobrecargas eleacutectricas por medio de fusibles o breakers (interruptores de circuito) Los breakers hacen la misma funcioacuten que los fusibles con la ventaja que pueden ser restaurados manualmente en lugar de tener que ser reemplazados Los breakers tienen forma de botoacuten que salta hacia afuera cuando se ve sometido a una sobrecarga el piloto solo tiene que pulsar sobre el breaker (botoacuten) para volver a restaurarlo
Otros elementos
Ademaacutes de los elementos anteriores el sistema eleacutectrico consta de otros componentes como motor de arranque reguladores inversores de polaridad contactores transformadoresrectificadores etc Para facilitar la conexioacuten de los equipos al sistema eleacutectrico los aviones disponen de una barra de corriente (electrical bus) que distribuye la corriente a todos ellos simplificando sobremanera el cableado
Puesto que los generadores producen corriente continua y los alternadores corriente alterna el sistema estaacute provisto de los correspondientes conversores de corriente contiacutenua a alterna y viceversa
El sistema de encendido del motor (magnetos) que como hemos dicho es un sistema independiente del eleacutectrico se trataraacute en otro capiacutetulo
Fallos eleacutectricos
La peacuterdida de corriente de salida del alternador se detecta porque el amperiacutemetro da una lectura cero o negativa y en los aviones que dispongan de ella porque se enciende la luz de aviso correspondiente Antes de nada debemos asegurarnos de que la lectura es cero y no anormalmente baja encendiendo un dispositivo eleacutectrico por ejemplo la luz de aterrizaje Si no se nota un incremento en la lectura del amperiacutemetro podemos asumir que existe un fallo en al alternador Si el problema subsiste chequear el breaker del alternador y restaurarlo si fuera necesario El siguiente paso consiste en apagar el alternador durante un segundo y volverlo a encender (switch ALT) Si el problema era producido por sobrevoltaje este procedimiento debe retornar el amperiacutemetro a una lectura normal
Por uacuteltimo si nada de lo anterior soluciona el fallo apagar el alternador Cuando se apaga el alternador el sistema eleacutectrico se nutre de la bateriacutea por lo que todo el equipamiento eleacutectrico no esencial deberiacutea ser cortado para conservar el maacuteximo tiempo posible la energiacutea de la bateriacuteaEn caso de fallo eleacutectrico en cualquier equipo chequear el breakercorrespondiente y restaurarlo Si el fallo persiste no queda maacutes remedio que apagar ese equipo
Es importante desconectar el interruptor principal despueacutes de apagar el motor ya que si se deja activado puede descargar la bateriacutea
Interpretacioacuten de diagramas del subsistema eleacutectrico
Descripcioacuten del Subsistema eleacutectrico
El avioacuten estaacute equipado con un sistema eleacutectrico de AC y DC Los sistemas estaacuten divididos en dos sistemas independientes designados derecho e izquierdo Normalmente dos generadores de motor uno por cada motor son la fuente principal de energiacutea AC En el caso de una falla de un generador AC en vuelo o cuando energiacutea externa no estaacute disponible en tierra se puede suministrar energiacutea eleacutectrica auxiliar mediante un generador instalado en el APU en la seccioacuten de cola La corriente de 28V DC es normalmente suministrada por cuatro transformadores-rectificadores instalados en el compartimento de accesorios delantero Estas unidades son suministradas con 115 VAC proveniente de los generadores del avioacuten o de una fuente externa Energiacutea de bateriacutea es suministrada por dos bateriacuteas de niquel-cadmio de 14V conectadas en serie
El generador del APU estaacute montado junto al APU y es accionado a velocidad constante por el sistema de control del APU El generador del APU puede ser sustituiacutedo por un generador de motorCada generador de los motores es accionado a traveacutes de un engranaje de velocidad constante (CSD - ConstantSpeed Drive) que convierte la velocidad variable de giro del motor en una velocidad de giro constante La CSD y unidades electroacutenicas mantienen el voltaje y la frecuencia de salida del generador constante sin importar las variaciones de velocidad de rotacioacuten del motor ni las variaciones de cargas eleacutectricas
Un sistema indicador de aceite de cada CSD muestran la temperatura del aceite a la salida de la CSD y del aumento de temperatura del aceite al atravesarla Cada CSD tiene un switch de desconexioacuten que desacopla a la CSD del motor en caso de ser necesario Si es desconectada solo puede volver a conectarse en tierra directamente en el motor una vez que eacuteste esteacute detenidoCada generador tiene protecciones por mal funcionamiento desconectandolo del sistema eleacutectrico y desenergizaacutendolo en el caso de surgir alguna falla en el circuito Tirando de la manija ENG FIRE tambieacuten desenergizaraacute al generador respectivo El generador puede ser recuperado mediante la accioacuten de RESET luego de que la falla haya sido solucionada (antes la manija ENG FIRE debe ser metida nuevamente a su posicioacuten normal si ella fue tirada)
Distribucioacuten de Corriente Alterna (AC)
El sistema de corriente AC estaacute dividido en dos sistemas separados independientes el uno del otro pero con posibilidad de interconexioacuten (crosstie) Los generadores derecho e izquierdo suministran energiacutea directamente a su barra de generador respectiva para luego ser distribuiacuteda a los sistemas respectivos La energiacutea del APU puede ser suminitrada a una barra de generador en particular o a ambas o directamente a la barra de servicio en tierra (GroundService Bus) cuando solamente se requiere energiacutea para el servicio del avioacuten (luz en cabina de pax servicio de bantildeos limpieza etc)
Las barras de generador (GEN BUSES) suministran energiacutea trifaacutesica hacia cargas pesadas como la energiacutea a los galleys y ventiladores de enfriamiento Cada barra de generador le suministra energiacutea a sus barras de AC subordinadas (AC Buses) las AC Buses suministran energiacutea trifaacutesica pero para cargas pequentildeas como las bombas de combustible TRs circuitos de AC que requieren solamente una faseLaGroundService Bus provee energiacutea a aquellos circuitos que son requeridos en tierra para el servicio del avioacuten sin tener que energizar el resto de los sistemas La energiacutea para esta barra es provista directamente por un grupo eleacutectrico de tierra o por el generador del APU si la barra de generador derecho no estaacute energizada
La GroundService Bus brinda energiacutea al cargador de bateriacutea y a la TR derecha nro 2 Cuando la barra de generador derecho (RIGHT GEN BUS) estaacute energizada la GroundService Bus funciona como parte del sistema de distribucioacuten de corriente AC recibiendo energiacutea directamente de la RIGHT GEN BUSSi se desea en tierra todo el sistema eleacutectrico puede ser energizado mediante un grupo eleacutectrico de tierra
Hay un control de prioridades en la distrubucioacuten de la corriente AC Este es si el APU energiza a una barra y un generador de motor es conectado a la barra el generador del APU se desconectaraacute automaacuteticamente de dicha barra Si un grupo externo (GPU) estaacute energizando una barra y si el APU o un generador de motor se conecta a dicha barra el GPU se desconectaraacute de la barra y el generador se haraacute cargo de ella
Si se desconecta un generador por alguna razon que no sea una falla en la GEN BUS a su cargo el generador restante se haraacute cargo de dicha barra a traveacutes del relay AC CROSSTIE Si un generador queda inoperativo debido a una falla en su GEN BUS o por proteccioacuten diferencial el relay AC CROSSTIE permaneceraacute abierto aislando la barra del resto del sistema las cargas de dicha barra permaneceraacuten desenergizadas hasta que el problema en la barra sea resuelto Las cargas en el generador restante no se veraacuten afectadas
Distribuicioacuten de Corriente Continua (DC)
La distribuicioacuten de corriente DC es similar a la de AC funcionando en forma separada el lado derecho del izquierdo El sistema de DC tiene un relay DC CROSSTIE que es manual para el caso de la falla de cualquiera de los lados Ademaacutes de los sistemas derecho e izquierdo tambieacuten se suministra corriente DC mediante la bateriacutea En el sistema de DC izquierdo la energiacutea es suministrada por dos TRs conectadas a la L AC BUS En el sistema de DC derecho la energiacutea es suministrada tambieacuten por dos TRs pero una conectada a la R AC BUS y las otra a la GroundService Bus Cuando el avioacuten estaacute en tierra y solamente estaacute
energizada la GroundService Bus directamente desde el APU o desde un GPU la TR1 derecha es aislada y solamente la TR2 derecha suministra energiacutea a la DC TRANSFER BUS El DC CROSSTIE no es automaacutetico y debe ser abierto o cerrado manualmente Ademaacutes de dar energiacutea a sus barras respectivas las TR dan energiacutea a la EMERGENCY DC BUS y a la DC TRANSFER BUS
La bateriacutea suministra 28V a las BATTERY DIRECT BUS (sin importar la posicioacuten del switch de bateriacutea) y cuando el switch de bateriacutea estaacute en ON a la BATTERY BUS La bateriacutea estaacute conectada a la DC TRANSFER BUS cuando las barras derecha e izquierda no estaacute energizadas excepto que se esteacute usando la GroundService Bus Cuando el switch de EMERGENCY POWER es puesto en ON la bateriacutea es conectada a la EMERGENCY DC BUS y es desconectada del cargador de bateriacutea
Cargador de Bateriacutea
El cargador de bateriacutea puede cargarla cuando la GroundService Bus estaacute energizada y el switch de bateriacutea estaacute en ON Cuando la bateriacutea estaacute completamente cargada el cargador estaraacute en un modo pulsante Si la bateriacutea tiene poca carga el amperiacutemetro puede inicialmente oscilar pero debe estabilizarse dentro de los 4 seg en una corriente constante de aprox 40 amp y pasar al modo pulsante una vez que estaacute cargada Los intervalos de los pulsos pueden variar de 5 seg a 30 min
Suministro de Electricidad de Emergencia
Durante la operacioacuten normal la EMERGENCY AC BUS recibe corriente de una fase de la LEFT AC BUS y la EMERGENCY DC BUS recibe corriente de la LEFT DC BUS Si se pierde energiacutea de la LEFT GENERATOR BUS haraacute transferir el suministro de la EMERGENCY AC BUS a la RIGHT AC BUS y la EMERGENCY DC BUS a la RIGHT DC BUS
En caso de una peacuterdida completa de energiacutea la bateriacutea proveeraacute corriente a ambas EMERGENCY BUS cuando el switch de EMERGENCY POWER estaacute en ON La EMERGENCY DC BUS se alimentaraacute de la BATTERY DIRECT BUS que a su vez alimentaraacute al inversor de emergencia para proveer energiacutea al equipamiento esencial por aproximadamente 30 minutos Cuando EMERGENCY POWER estaacute en ON el cargador de bateriacutea no estaacute disponible
Panel de Control
Switch LR CSD DISCONNECT
DISC (momentaneamente) desconecta la CSD del eje del motor
NORM posicioacuten normal del switch bajo guarda roja
Indicador AC VOLTS Indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador FREQUENCY CPS Indica la frecuencia de salida de los generadores o del grupo externo en ciclos por seg
Selector del Voltiacutemetro
LR muestra el voltaje de AC en el indicador AC VOLTS y frecuencia en el indicador FREQUENCY CPS Tambieacuten muestra el voltaje de la DC BUS en el indicacador DC VOLTS
BATT VOLT muestra el voltaje de la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
BATT AMP muestra la corriente en amperes a o desde la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
Indicador AC VOLTS indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador DC VOLTS AMPS indica la carga o descarga de la bateriacutea voltaje de la bateriacutea o voltaje de la DC BUS selectada
Indicadores AC LOAD (L APU R) Indica la carga que cada generador entrega al sistema eleacutectrico Indica de 0 a 15 siendo 1 el 100 de la carga que el generador puede entregar
Switch LR GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
OFF desconecta el generador de su GENERATOR BUS
ON (posicioacuten normal) conecta el generador al sistema eleacutectrico si todas las protecciones del sistema son satisfechas
Switch APU GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
NORM operacioacuten normal
Botoacuten CSD TEMP cuando es presionado muestra el incremento de temperatura del aceite de la CSD (temp de salida menos temp de entrada) en la escala exterior del indicador de temperatura de aceite de la CSD
Indicador de temperatura de aceite de la CSD (LR) muestra la temperatura del aceite de la CSD a la salida de esta o el aumento de temperatura del aceite a traveacutes de la CSD
Switches LR APU BUS
OFF remueve la energiacutea del APU de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del APU a la barra respectiva
Switches LR EXT PWR
OFF remueve la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
Switch AC BUS X TIE
OPEN abre el relay AC CROSSTIE aislando los sistemas eleacutectricos derecho e izquierdo Evita que se cierre el relay si estaacute abierto
AUTO posicioacuten de operacioacuten normal El relay AC CROSSTIE opera automaacuteticamente
Luz APU PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del APU estaacute disponible
LUZ EXT PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del grupo externo estaacute disponible
Switch BATT
OFF desconecta la bateriacutea de la BATTERY BUS del cargador de bateriacutea y de la DC TRANSFER BUS
ON conecta la bateriacutea a la BATTERY BUS al cargador de bateriacutea y a la DC TRANSFER BUS
Selector EMER PWR
OFF desconecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea de emergencia
ON conecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea AC y DC La energiacutea a la EMERGENCY DC BUS es ahora suminstrada por la BATTERY DIRECT BUS y a la EMERGENCY AC BUS a traveacutes de un inversor que es alimentado por la BATTERY DIRECT BUS
Indicadores DC LOAD indica la carga que el transfo-rectificador respectivo estaacute entregando al sistema de DC Una carga de 1 significa un 100 de la carga que la TR puede entregar
Switch DC BUS X TIE
CLOSE conecta a las DC BUS derecha e izquierda permitiendo cualquier combinacioacuten de TR para alimentar ambas DC BUSES
OPEN posicioacuten normal Aisla los sistemas izquierdo y derecho
Subsistema electroacutenico
Entendemos por sistema electroacutenico a un conjunto de dispositivos que se ubican dentro del campo de la ingenieriacutea y la fiacutesica y que se encargan de la aplicacioacuten de los circuitos electroacutenicos cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para generar recibir transmitir y almacenar informacioacuten
Los sistemas electroacutenicos procesan la informacioacuten que les llega a sus entradas En general la informacioacuten que llega a estas entradas proviene de magnitudes fiacutesicas del mundo real en el que vivimos Estas magnitudes son temperatura presioacuten longitud velocidad tensioacuten intensidad etc que tienen un caraacutecter continuo o analoacutegico La utilizacioacuten de alguna de estas magnitudes dependeraacute de la aplicacioacuten especiacutefica para la que esteacute disentildeando mi sistema electroacutenico
El avioacuten utiliza sistemas electroacutenicos en la cabina de vueloUn sistema electroacutenico de instrumentos de vuelo o EFIS por sus siglas en ingleacutes (Electroacutenica Flight InstrumentSystem)[] es un sistema de instrumentos de la cabina de vuelo en el que la tecnologiacutea de visualizacioacuten utilizado es electroacutenica en lugar de electromecaacutenica Un EFIS normalmente consta de una pantalla principal de vuelo (PFD) pantallas multifuncioacuten (MFD) y una pantalla para el sistema de indicacioacuten de motor y aviso a la tripulacioacuten (EICAS) A pesar de que los monitores tubo de rayos catoacutedicos (CRT) se utilizaron en un principio las pantallas de cristal liacutequido (LCD) son ahora maacutes comunes
Las posibles aplicaciones de sistemas EFIS variacutean mucho Un avioacuten ligero puede ser equipada con una unidad de pantalla en la que se muestran los datos de vuelo y de navegacioacuten Un avioacuten de fuselaje ancho es probable que tenga seis o maacutes pantallas de presentacioacuten
Una instalacioacuten EFIS tendraacute los siguientes componentes
Pantallas de presentacioacuten Controles Procesadores de datos
Un EFIS baacutesicos podriacutean tener todos estos componentes una sola pantalla con pocos controles el panel
Primary Flight Display (PFD)
En la cabina de vuelo las pantallas de presentacioacuten son las partes maacutes visibles de un sistema EFIS y son sus caracteriacutesticas las que le dan lugar al nombre de Cabina de Cristal La pantalla de presentacioacuten que toma el lugar del ADI se llama pantalla principal de vuelo Primary Flight Display PFD) Si una pantalla separada sustituye a la HSI se llama pantalla de navegacioacuten El PFD muestra toda la informacioacuten criacutetica para el vuelo incluida
la velocidad aerodinaacutemica altitud rumbo actitud velocidad vertical y guintildeada La PFD estaacute disentildeado para mejorar la conciencia de la situacioacuten de un piloto mediante la integracioacuten de esta informacioacuten en una sola pantalla en lugar de seis diferentes instrumentos analoacutegicos reduciendo la cantidad de tiempo necesario para controlar los instrumentos Los nombres de laquoElectronicAttitude Directorraquo y laquoElectronic Horizontal SituationIndicatorraquo son utilizados por algunos fabricantes Sin embargo una ADI simulada es soacutelo la pieza central de la PFD La informacioacuten adicional estaacute superpuesta a ambas y dispuestos alrededor del graacutefico
Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
El MFD (Multi-FunctionDisplay) muestra la navegacioacuten y la informacioacuten en tiempo real de muacuteltiples sistemas Las pantallas multifuncionales con frecuencia se idearon como laquocartas centralizadasraquo o laquocartas digitalesraquo donde las tripulaciones pueden superponer informaciones diferentes sobre un mapa o un graacutefico Ejemplos de informacioacuten de superposicioacuten MFD incluir plan de ruta actual de la aeronave informacioacuten del tiempo provista en el radar de a bordo o bien por los radares meteoroloacutegicos en tierra por ejemplo NEXRAD el espacio aeacutereo restringido y el traacutefico de aeronaves Los equipos multifuncionales tambieacuten puede ser usado para ver otros tipos de recubrimiento de los datos (por ejemplo el plan de ruta actual) y se calcula superposicioacuten de datos de tipo por ejemplo el deslizamiento de radio de la aeronave dada la situacioacuten actual sobre el terreno los vientos y la velocidad de la aeronave y de altitud
Las pantallas multifuncionales tambieacuten puede mostrar informacioacuten acerca de los sistemas de aeronaves tales como el combustible y los sistemas eleacutectricos Al igual que con la PFD el MFD se puede cambiar el color o la forma de los datos para alertar a la tripulacioacuten a situaciones peligrosas Electroacutenica centralizada de seguimiento de aeronaves (ECAM)
Transponders
Los lsquotranspondersrsquo son sistemas de comunicacioacuten y control que respondenautomaacuteticamente cuando reciben un mensaje o sentildeal El teacutermino proviene de la contraccioacuten de la palabra transmitor y responderRecepcioacuten amplificacioacuten y remisioacuten enuna banda distinta de una sentildeal (estos transpondendores se utilizan en comunicaciones espaciales para adaptar la sentildeal sateacutelite entrantesaliente a la frecuencia de los equiposen banda base)Respuesta automaacutetica de un mensaje (predeterminado o no) a larecepcioacuten de una sentildeal concreta de interrogacioacuten (estos transpondedores se utilizan en aeronaacuteutica para sistemas de pseudo-radar)
TCAS
Un TCAS o Sistema de alerta de traacutefico y evasioacuten de colisioacuten (Trafficalert and
CollisionAvoidanceSystem) es un sistema embarcado que preveacute posibles colisiones entre
diferentes aeronaves y funciona independientemente a los servicios de traacutensito aeacutereoEl
dispositivo se compone de 3 elementos baacutesicos
ComputadorCentraliza calcula y gestiona las funciones de vigilancia rastreo deteccioacuten
maniobras evasivas y generacioacuten de avisos entre otros
AntenasDispone de dos antenas independientes a la antena del transpondedor
situadas una en la parte superior y otra en la parte inferior de la aeronave
Panel de controlInterface entre el piloto y el sistema Consta de una pantalla donde se
muestran los traacuteficos detectados (en aviones modernos este dispositivo estaacute integrado en
la pantalla de navegacioacuten conocida como glasscockpit Ademaacutes consta de botones para
seleccionar diferentes modos de funcionamiento variar el rango y diferentes opciones de
mostrar la informacioacuten
FMS (Flight Management System)
FMS ( Flight Management System)Un sistema de gestioacuten de vuelo (FMS) es una parte fundamental de la avioacutenica de un avioacuten moderno Un FMS es un sistema informaacuteticoespecial que realiza una amplia variedad de tareas durante el vuelo la reduccioacuten de la carga de trabajo de la tripulacioacuten de vuelo hasta el punto de que los aviones modernos yano llevar a los ingenieros de vuelo o navegadores Una funcioacuten principal es el vuelo de gestioacuten del plan de vuelo Uso de diferentes sensores (como el GPS y el INS) paradeterminar la posicioacuten de la aeronave el FMS puede guiar piloto automaacutetico de la aeronave a lo largo del plan de vuelo Desde la cabina del piloto el FMS es normalmentecontrolada a traveacutes de una Unidad de Control Display (CDU) que incorpora una pequentildea pantalla y el teclado El FMS enviacutea el plan de vuelo para la exhibicioacuten en el EFISnavegacioacuten de la pantalla (ND) o una pantalla multifuncioacuten (MFD)
Equipo radar meteoroloacutegico (Efecto Doppler)
Un radar meteoroloacutegico o radar meteo es un tipo de radar usado en meteorologiacutea para localizar precipitaciones calcular sustrayectorias y estimar sus tipos (lluvia nieve granizo etc) Ademaacutes los datos tridimensionales pueden analizarse para extraer la estructura de las tormentas y supotencial de trayectoria y de dantildeo Finalmente los ecos de precipitaciones y de atmoacutesfera clara del radar El radar meteo permite estimar la direccioacuten y velocidad del viento en laszonas bajas de la atmosfera
Sistema radar
El radar (RAdioDetection And Ranging ldquodeteccioacuten y medicioacuten de distancias por radiordquo) es un sistema que usa ondas electromagneacuteticas para medir distanciasaltitudes direcciones y velocidades de objetos estaacuteticos o moacuteviles como aeronaves barcos vehiacuteculos motorizados formaciones meteoroloacutegicas y el propio terreno Sufuncionamiento se basa en emitir un impulso de radio que se refleja en el objetivo y se recibe tiacutepicamente en la misma posicioacuten del emisor A partir de este eco se puedeextraer gran cantidad de
informacioacuten El uso de ondas electromagneacuteticas permite detectarobjetos maacutes allaacute desde el tipo de emisioacuten (luz calor)
Ejemplo de una cabina de vuelo
Panorama general
El Baron G58 lo transporta de manera segura en una cabina de vuelo completamente
integrada que exhibe grandes voluacutemenes de informacioacuten en una pantalla simple e
intuitiva
Debido a que un vuelo sin inconvenientes comienza con una ingeniosa cabina de vuelo
la aeronave de uacuteltima generacioacuten Baron G58 ahora tiene incluido como base un sistema
completamente integrado de pantalla electroacutenica de vuelo Garmin G1000reg Sus
caracteriacutesticas incluyen dos monitores LCD de alta resolucioacuten estaacutendares de 104 pulgadas
que muestran instrumentos de vuelo mapas moacuteviles y datos de navegacioacuten e
identificacioacuten Esta tecnologiacutea de vanguardia reduce la carga de trabajo del piloto y ayuda
ampliamente a tener conciencia de las situaciones para garantizar un vuelo seguro
El panel de instrumentos del Baron es claro y estaacute organizado de manera loacutegica La carga
de trabajo en la cabina de pilotos se disminuye porque hay un tablero de interruptores
codificados por colores que agrupan cada sistema
La cabina de vuelo tambieacuten es increiacuteblemente funcional El sistema de piloto automaacutetico
GFC 700 completamente integrado utiliza los datos generados por el panel G1000 para
mejorar el rendimiento general del vuelo La informacioacuten de vuelo el rendimiento del
motor la navegacioacuten graacutefica y el nuevo sistema de radar se encuentran al alcance de sus
manos Con tanta innovacioacuten es hora de enfrentar la verdad Es la aeronave alternante
bimotor de mayor nivel en el mundo
Caracteriacutesticas
Primary Flight Display (PFD)
Multi-FunctionDisplay (MFD)
Piloto automaacutetico GFC 700 integrado de Garmin
Altitude and Heading Reference System (AHRS)
ADC
Receptores WAAS GPS duales con LPV Approach Capability
Mode ldquoSrdquo Transponder con identificacioacuten de vuelo y Servicio de informacioacuten de
traacutefico (TIS)
Sistema de audiobalizas digitalanaacutelogo
Indicacioacuten del motor en PFD y MFD en modo de reversioacuten
XM Radio y radar de climas satelital a color GWX 68 con exploracioacuten seleccionable
Terrain Awareness Warning System (TAWS-B)
Barometric Vertical Navigation (VNAV)
Interpretacioacuten de diagramas
Funcionamiento
El EFIS proporciona a la tripulacioacuten la informacioacuten necesaria para
A) Control de la aeronaveB) Navegacioacuten
Funciones del EFIS
bull Adquisicioacuten de datosbull Proceso de datosbull Presentacioacuten de los datos
La adquisicioacuten y proceso de datos es realizado por los DMC y la presentacioacuten en el PFD y el NDExisten 3 DMC y son iguales e intercambiables Estos DMC estaacuten divididos en 4 partes
bull Adquisicioacuten de datosbull Canal de procesos de datos del PFDbull Canal de procesos de datos del NDbull Canal de procesos de datos del PECAMLos datos de los sistemas del avioacuten le llegan en ARINC 429 y los datos del radar meteoroloacutegico en Arinc453 (liacutenea de alta velocidad)El Panel de Control del EFIS se une a los DCM mediante ARINC 429
Consta de dos pantallas el PFD y el ND
Las Indicaciones del PFD son
Existen dos Controles del PFD uno para el capitaacuten y otro para el copiloto y constan debull Ventana de referencia baromeacutetricabull Selectores de referencia baromeacutetricabull Pulsador ILSbull Pulsador FD OFF
Se puede elegir distintas presentaciones seguacuten el modo utilizando el mando del NDbull ROSE
1048707LS Muestra las desviaciones del sistema de aterrizaje1048707VOR Muestra las indicaciones de desviacioacuten del VOR y del Radial de VOR1048707NAV Posicioacuten horizontal del avioacuten respecto al plan de vuelo
bull ARC Presenta la desviacioacuten del plan de vuelo en un diagrama de 90o
bull PLAN Mapa orientado al norte verdadero Estaacute centrado en uno de los puntos del plan deVuelobull ENGINE Principales paraacutemetros del motor
En caso de fallo en alguna pantalla del EFIS la imagen del PFD prevalece sobre el NDY del mismo modo cuando se produce un fallo en alguacuten DMC podemos conectar el DMC 3 para reemplazarlo
EFIS NDEHSI
La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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denavegacioacuten y otros dispositivos que necesitan esta energiacutea para su funcionamiento (bomba de combustible en algunos casos accionamiento de flaps subida o bajada del tren de aterrizaje calefaccioacuten del pitot avisador de peacuterdida etc)Antiguamente muchos aeroplanos no contaban con un sistema eleacutectrico sino que teniacutean un sistema de magnetos que proporcionaban energiacutea eleacutectrica exclusivamente al sistema de encendido (bujiacuteas) del motor debido a esta carencia el arranque del motor debiacutea realizarse moviendo la heacutelice a mano Maacutes tarde se utilizoacute la electricidad para accionar el arranque del motor eliminando la necesidad de mover la heacutelice manualmente
Hoy en diacutea los aviones estaacuten equipados con un sistema eleacutectrico cuya energiacutea alimenta a otros sistemas y dispositivos No obstante para el encendido del motor se sigue utilizando un sistema de magnetos independiente es decir que las magnetos no necesitan del sistema eleacutectrico para su operacioacuten Gracias a esta caracteriacutestica el corte del sistema eleacutectrico en vuelo no afecta para nada al funcionamiento normal del motor
La mayoriacutea de los aviones ligeros estaacuten equipados con un sistema de corriente continua de 12 voltios mientras que aviones mayores suelen estar dotados de sistemas de 24 voltios dado que necesitan de mayor capacidad para sus sistemas maacutes complejos incluyendo la energiacutea adicional para arrancar motores maacutes pesados
El sistema eleacutectrico consta baacutesicamente de los siguientes componentes
Bateriacutea
La bateriacutea o acumulador como su propio nombre indica transforma y almacena la energiacutea eleacutectrica en forma quiacutemica Esta energiacutea almacenada se utiliza para arrancar el motor y como fuente de reserva limitada para uso en caso de fallo del alternador o generador
Por muy potente que sea una bateriacutea su capacidad es notoriamente insuficiente para satisfacer la demanda de energiacutea de los sistemas e instrumentos del avioacuten los cuales la descargariacutean raacutepidamente Para paliar esta insuficiencia los aviones estaacuten equipados con generadores o alternadores
GeneradorAlternador
Movidos por el giro del motor proporcionan corriente eleacutectrica al sistema y mantienen la carga de la bateriacutea Hay diferencias baacutesicas entre generadores y alternadores
Con el motor a bajo reacutegimen muchos generadores no producen la suficiente energiacutea para mantener el sistema eleacutectrico por esta razoacuten con el motor poco revolucionado el sistema se nutre de la bateriacutea que en poco tiempo puede quedar descargada Un alternador en cambio produce suficiente corriente y muy constante a distintos regiacutemenes de revoluciones Otras ventajas de los alternadores son maacutes ligeros de peso menos caros de mantener y menos propensos a sufrir sobrecargas Actualmente se utilizan los alternadores en los aviones
El sistema eleacutectrico del avioacuten se nutre pues de dos fuentes de energiacutea la bateriacutea y el generadoralternador La bateriacutea se utiliza en exclusiva (salvo emergencias) para el arranque del motor una vez puesto en marcha es el alternador el que pasa a alimentar el sistema eleacutectrico
El voltaje de salida del generadoralternador es ligeramente superior al de la bateriacutea Por ejemplo una bateriacutea de 12 volts Suele estar alimentada por un generadoralternador de 14 volts o una bateriacutea de 24 volts Se alimenta con un generadoralternador de 28 volts Esta diferencia de voltaje mantiene la bateriacutea cargada encargaacutendose un regulador de controlar y estabilizar la salida del generadoralternador hacia la bateriacutea
Amperiacutemetro
Es el instrumento utilizado para monitorizar el rendimiento del sistema eleacutectrico En algunos aviones el amperiacutemetro es analoacutegico como el mostrado en la fig313 en otros es digital otros no poseen amperiacutemetro sino que en su lugar tienen un avisador luminoso que indica un funcionamiento anoacutemalo del alternador o generador y en otros este avisador complementa al amperiacutemetro
El amperiacutemetro muestra si el alternadorgenerador estaacute proporcionando una cantidad de energiacutea adecuada al sistema eleacutectrico midiendo amperios Este instrumento tambieacuten indica si la bateriacutea estaacute recibiendo suficiente carga eleacutectrica
Un valor positivo en el amperiacutemetro indica que el generadoralternador esta aportando carga eleacutectrica al sistema y a la bateriacutea Un valor negativo indica que el alternadorgenerador no aporta nada y el sistema se estaacute nutriendo de la bateriacutea Si el indicador fluctuacutea raacutepidamente indica un mal funcionamiento del alternadorgenerador
Interruptor principal o master
Con este interruptor el piloto enciende (on) o apaga (off) el sistema eleacutectrico del avion a excepcioacuten del encendido del motor (magnetos) que es independiente
Si el interruptor es simple un mecanismo eleacutectrico activado por la cargadescarga del alternador cambia de forma automaacutetica el origen de la alimentacioacuten del sistema eleacutectrico de la bateriacutea al alternador o viceversa
En la mayoriacutea de los aviones ligeros este interruptor es doble el interruptor izquierdo marcado con las iniciales BAT corresponde a la bateriacutea y opera de forma similar al master al encenderlo el sistema eleacutectrico comienza a nutrirse de la bateriacutea El interruptor derecho marcado con ALT corresponde al alternadorgenerador al encenderlo el sistema eleacutectrico pasa a alimentarse de la energiacutea generada por este dispositivo cargandose la bateriacutea con el excedente generado Este desdoblamiento del interruptor posibilita que el piloto excluya del sistema eleacutectrico al alternadorgenerador en caso de mal funcionamiento de esteEste interruptor tiene un mecanismo interno de
bloqueo de manera que normalmente el interruptor ALT solo puede activarse con el interruptor BAT tambieacuten activado
Fusibles y circuitbreakers
Los equipos eleacutectricos estaacuten protegidos de sobrecargas eleacutectricas por medio de fusibles o breakers (interruptores de circuito) Los breakers hacen la misma funcioacuten que los fusibles con la ventaja que pueden ser restaurados manualmente en lugar de tener que ser reemplazados Los breakers tienen forma de botoacuten que salta hacia afuera cuando se ve sometido a una sobrecarga el piloto solo tiene que pulsar sobre el breaker (botoacuten) para volver a restaurarlo
Otros elementos
Ademaacutes de los elementos anteriores el sistema eleacutectrico consta de otros componentes como motor de arranque reguladores inversores de polaridad contactores transformadoresrectificadores etc Para facilitar la conexioacuten de los equipos al sistema eleacutectrico los aviones disponen de una barra de corriente (electrical bus) que distribuye la corriente a todos ellos simplificando sobremanera el cableado
Puesto que los generadores producen corriente continua y los alternadores corriente alterna el sistema estaacute provisto de los correspondientes conversores de corriente contiacutenua a alterna y viceversa
El sistema de encendido del motor (magnetos) que como hemos dicho es un sistema independiente del eleacutectrico se trataraacute en otro capiacutetulo
Fallos eleacutectricos
La peacuterdida de corriente de salida del alternador se detecta porque el amperiacutemetro da una lectura cero o negativa y en los aviones que dispongan de ella porque se enciende la luz de aviso correspondiente Antes de nada debemos asegurarnos de que la lectura es cero y no anormalmente baja encendiendo un dispositivo eleacutectrico por ejemplo la luz de aterrizaje Si no se nota un incremento en la lectura del amperiacutemetro podemos asumir que existe un fallo en al alternador Si el problema subsiste chequear el breaker del alternador y restaurarlo si fuera necesario El siguiente paso consiste en apagar el alternador durante un segundo y volverlo a encender (switch ALT) Si el problema era producido por sobrevoltaje este procedimiento debe retornar el amperiacutemetro a una lectura normal
Por uacuteltimo si nada de lo anterior soluciona el fallo apagar el alternador Cuando se apaga el alternador el sistema eleacutectrico se nutre de la bateriacutea por lo que todo el equipamiento eleacutectrico no esencial deberiacutea ser cortado para conservar el maacuteximo tiempo posible la energiacutea de la bateriacuteaEn caso de fallo eleacutectrico en cualquier equipo chequear el breakercorrespondiente y restaurarlo Si el fallo persiste no queda maacutes remedio que apagar ese equipo
Es importante desconectar el interruptor principal despueacutes de apagar el motor ya que si se deja activado puede descargar la bateriacutea
Interpretacioacuten de diagramas del subsistema eleacutectrico
Descripcioacuten del Subsistema eleacutectrico
El avioacuten estaacute equipado con un sistema eleacutectrico de AC y DC Los sistemas estaacuten divididos en dos sistemas independientes designados derecho e izquierdo Normalmente dos generadores de motor uno por cada motor son la fuente principal de energiacutea AC En el caso de una falla de un generador AC en vuelo o cuando energiacutea externa no estaacute disponible en tierra se puede suministrar energiacutea eleacutectrica auxiliar mediante un generador instalado en el APU en la seccioacuten de cola La corriente de 28V DC es normalmente suministrada por cuatro transformadores-rectificadores instalados en el compartimento de accesorios delantero Estas unidades son suministradas con 115 VAC proveniente de los generadores del avioacuten o de una fuente externa Energiacutea de bateriacutea es suministrada por dos bateriacuteas de niquel-cadmio de 14V conectadas en serie
El generador del APU estaacute montado junto al APU y es accionado a velocidad constante por el sistema de control del APU El generador del APU puede ser sustituiacutedo por un generador de motorCada generador de los motores es accionado a traveacutes de un engranaje de velocidad constante (CSD - ConstantSpeed Drive) que convierte la velocidad variable de giro del motor en una velocidad de giro constante La CSD y unidades electroacutenicas mantienen el voltaje y la frecuencia de salida del generador constante sin importar las variaciones de velocidad de rotacioacuten del motor ni las variaciones de cargas eleacutectricas
Un sistema indicador de aceite de cada CSD muestran la temperatura del aceite a la salida de la CSD y del aumento de temperatura del aceite al atravesarla Cada CSD tiene un switch de desconexioacuten que desacopla a la CSD del motor en caso de ser necesario Si es desconectada solo puede volver a conectarse en tierra directamente en el motor una vez que eacuteste esteacute detenidoCada generador tiene protecciones por mal funcionamiento desconectandolo del sistema eleacutectrico y desenergizaacutendolo en el caso de surgir alguna falla en el circuito Tirando de la manija ENG FIRE tambieacuten desenergizaraacute al generador respectivo El generador puede ser recuperado mediante la accioacuten de RESET luego de que la falla haya sido solucionada (antes la manija ENG FIRE debe ser metida nuevamente a su posicioacuten normal si ella fue tirada)
Distribucioacuten de Corriente Alterna (AC)
El sistema de corriente AC estaacute dividido en dos sistemas separados independientes el uno del otro pero con posibilidad de interconexioacuten (crosstie) Los generadores derecho e izquierdo suministran energiacutea directamente a su barra de generador respectiva para luego ser distribuiacuteda a los sistemas respectivos La energiacutea del APU puede ser suminitrada a una barra de generador en particular o a ambas o directamente a la barra de servicio en tierra (GroundService Bus) cuando solamente se requiere energiacutea para el servicio del avioacuten (luz en cabina de pax servicio de bantildeos limpieza etc)
Las barras de generador (GEN BUSES) suministran energiacutea trifaacutesica hacia cargas pesadas como la energiacutea a los galleys y ventiladores de enfriamiento Cada barra de generador le suministra energiacutea a sus barras de AC subordinadas (AC Buses) las AC Buses suministran energiacutea trifaacutesica pero para cargas pequentildeas como las bombas de combustible TRs circuitos de AC que requieren solamente una faseLaGroundService Bus provee energiacutea a aquellos circuitos que son requeridos en tierra para el servicio del avioacuten sin tener que energizar el resto de los sistemas La energiacutea para esta barra es provista directamente por un grupo eleacutectrico de tierra o por el generador del APU si la barra de generador derecho no estaacute energizada
La GroundService Bus brinda energiacutea al cargador de bateriacutea y a la TR derecha nro 2 Cuando la barra de generador derecho (RIGHT GEN BUS) estaacute energizada la GroundService Bus funciona como parte del sistema de distribucioacuten de corriente AC recibiendo energiacutea directamente de la RIGHT GEN BUSSi se desea en tierra todo el sistema eleacutectrico puede ser energizado mediante un grupo eleacutectrico de tierra
Hay un control de prioridades en la distrubucioacuten de la corriente AC Este es si el APU energiza a una barra y un generador de motor es conectado a la barra el generador del APU se desconectaraacute automaacuteticamente de dicha barra Si un grupo externo (GPU) estaacute energizando una barra y si el APU o un generador de motor se conecta a dicha barra el GPU se desconectaraacute de la barra y el generador se haraacute cargo de ella
Si se desconecta un generador por alguna razon que no sea una falla en la GEN BUS a su cargo el generador restante se haraacute cargo de dicha barra a traveacutes del relay AC CROSSTIE Si un generador queda inoperativo debido a una falla en su GEN BUS o por proteccioacuten diferencial el relay AC CROSSTIE permaneceraacute abierto aislando la barra del resto del sistema las cargas de dicha barra permaneceraacuten desenergizadas hasta que el problema en la barra sea resuelto Las cargas en el generador restante no se veraacuten afectadas
Distribuicioacuten de Corriente Continua (DC)
La distribuicioacuten de corriente DC es similar a la de AC funcionando en forma separada el lado derecho del izquierdo El sistema de DC tiene un relay DC CROSSTIE que es manual para el caso de la falla de cualquiera de los lados Ademaacutes de los sistemas derecho e izquierdo tambieacuten se suministra corriente DC mediante la bateriacutea En el sistema de DC izquierdo la energiacutea es suministrada por dos TRs conectadas a la L AC BUS En el sistema de DC derecho la energiacutea es suministrada tambieacuten por dos TRs pero una conectada a la R AC BUS y las otra a la GroundService Bus Cuando el avioacuten estaacute en tierra y solamente estaacute
energizada la GroundService Bus directamente desde el APU o desde un GPU la TR1 derecha es aislada y solamente la TR2 derecha suministra energiacutea a la DC TRANSFER BUS El DC CROSSTIE no es automaacutetico y debe ser abierto o cerrado manualmente Ademaacutes de dar energiacutea a sus barras respectivas las TR dan energiacutea a la EMERGENCY DC BUS y a la DC TRANSFER BUS
La bateriacutea suministra 28V a las BATTERY DIRECT BUS (sin importar la posicioacuten del switch de bateriacutea) y cuando el switch de bateriacutea estaacute en ON a la BATTERY BUS La bateriacutea estaacute conectada a la DC TRANSFER BUS cuando las barras derecha e izquierda no estaacute energizadas excepto que se esteacute usando la GroundService Bus Cuando el switch de EMERGENCY POWER es puesto en ON la bateriacutea es conectada a la EMERGENCY DC BUS y es desconectada del cargador de bateriacutea
Cargador de Bateriacutea
El cargador de bateriacutea puede cargarla cuando la GroundService Bus estaacute energizada y el switch de bateriacutea estaacute en ON Cuando la bateriacutea estaacute completamente cargada el cargador estaraacute en un modo pulsante Si la bateriacutea tiene poca carga el amperiacutemetro puede inicialmente oscilar pero debe estabilizarse dentro de los 4 seg en una corriente constante de aprox 40 amp y pasar al modo pulsante una vez que estaacute cargada Los intervalos de los pulsos pueden variar de 5 seg a 30 min
Suministro de Electricidad de Emergencia
Durante la operacioacuten normal la EMERGENCY AC BUS recibe corriente de una fase de la LEFT AC BUS y la EMERGENCY DC BUS recibe corriente de la LEFT DC BUS Si se pierde energiacutea de la LEFT GENERATOR BUS haraacute transferir el suministro de la EMERGENCY AC BUS a la RIGHT AC BUS y la EMERGENCY DC BUS a la RIGHT DC BUS
En caso de una peacuterdida completa de energiacutea la bateriacutea proveeraacute corriente a ambas EMERGENCY BUS cuando el switch de EMERGENCY POWER estaacute en ON La EMERGENCY DC BUS se alimentaraacute de la BATTERY DIRECT BUS que a su vez alimentaraacute al inversor de emergencia para proveer energiacutea al equipamiento esencial por aproximadamente 30 minutos Cuando EMERGENCY POWER estaacute en ON el cargador de bateriacutea no estaacute disponible
Panel de Control
Switch LR CSD DISCONNECT
DISC (momentaneamente) desconecta la CSD del eje del motor
NORM posicioacuten normal del switch bajo guarda roja
Indicador AC VOLTS Indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador FREQUENCY CPS Indica la frecuencia de salida de los generadores o del grupo externo en ciclos por seg
Selector del Voltiacutemetro
LR muestra el voltaje de AC en el indicador AC VOLTS y frecuencia en el indicador FREQUENCY CPS Tambieacuten muestra el voltaje de la DC BUS en el indicacador DC VOLTS
BATT VOLT muestra el voltaje de la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
BATT AMP muestra la corriente en amperes a o desde la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
Indicador AC VOLTS indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador DC VOLTS AMPS indica la carga o descarga de la bateriacutea voltaje de la bateriacutea o voltaje de la DC BUS selectada
Indicadores AC LOAD (L APU R) Indica la carga que cada generador entrega al sistema eleacutectrico Indica de 0 a 15 siendo 1 el 100 de la carga que el generador puede entregar
Switch LR GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
OFF desconecta el generador de su GENERATOR BUS
ON (posicioacuten normal) conecta el generador al sistema eleacutectrico si todas las protecciones del sistema son satisfechas
Switch APU GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
NORM operacioacuten normal
Botoacuten CSD TEMP cuando es presionado muestra el incremento de temperatura del aceite de la CSD (temp de salida menos temp de entrada) en la escala exterior del indicador de temperatura de aceite de la CSD
Indicador de temperatura de aceite de la CSD (LR) muestra la temperatura del aceite de la CSD a la salida de esta o el aumento de temperatura del aceite a traveacutes de la CSD
Switches LR APU BUS
OFF remueve la energiacutea del APU de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del APU a la barra respectiva
Switches LR EXT PWR
OFF remueve la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
Switch AC BUS X TIE
OPEN abre el relay AC CROSSTIE aislando los sistemas eleacutectricos derecho e izquierdo Evita que se cierre el relay si estaacute abierto
AUTO posicioacuten de operacioacuten normal El relay AC CROSSTIE opera automaacuteticamente
Luz APU PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del APU estaacute disponible
LUZ EXT PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del grupo externo estaacute disponible
Switch BATT
OFF desconecta la bateriacutea de la BATTERY BUS del cargador de bateriacutea y de la DC TRANSFER BUS
ON conecta la bateriacutea a la BATTERY BUS al cargador de bateriacutea y a la DC TRANSFER BUS
Selector EMER PWR
OFF desconecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea de emergencia
ON conecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea AC y DC La energiacutea a la EMERGENCY DC BUS es ahora suminstrada por la BATTERY DIRECT BUS y a la EMERGENCY AC BUS a traveacutes de un inversor que es alimentado por la BATTERY DIRECT BUS
Indicadores DC LOAD indica la carga que el transfo-rectificador respectivo estaacute entregando al sistema de DC Una carga de 1 significa un 100 de la carga que la TR puede entregar
Switch DC BUS X TIE
CLOSE conecta a las DC BUS derecha e izquierda permitiendo cualquier combinacioacuten de TR para alimentar ambas DC BUSES
OPEN posicioacuten normal Aisla los sistemas izquierdo y derecho
Subsistema electroacutenico
Entendemos por sistema electroacutenico a un conjunto de dispositivos que se ubican dentro del campo de la ingenieriacutea y la fiacutesica y que se encargan de la aplicacioacuten de los circuitos electroacutenicos cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para generar recibir transmitir y almacenar informacioacuten
Los sistemas electroacutenicos procesan la informacioacuten que les llega a sus entradas En general la informacioacuten que llega a estas entradas proviene de magnitudes fiacutesicas del mundo real en el que vivimos Estas magnitudes son temperatura presioacuten longitud velocidad tensioacuten intensidad etc que tienen un caraacutecter continuo o analoacutegico La utilizacioacuten de alguna de estas magnitudes dependeraacute de la aplicacioacuten especiacutefica para la que esteacute disentildeando mi sistema electroacutenico
El avioacuten utiliza sistemas electroacutenicos en la cabina de vueloUn sistema electroacutenico de instrumentos de vuelo o EFIS por sus siglas en ingleacutes (Electroacutenica Flight InstrumentSystem)[] es un sistema de instrumentos de la cabina de vuelo en el que la tecnologiacutea de visualizacioacuten utilizado es electroacutenica en lugar de electromecaacutenica Un EFIS normalmente consta de una pantalla principal de vuelo (PFD) pantallas multifuncioacuten (MFD) y una pantalla para el sistema de indicacioacuten de motor y aviso a la tripulacioacuten (EICAS) A pesar de que los monitores tubo de rayos catoacutedicos (CRT) se utilizaron en un principio las pantallas de cristal liacutequido (LCD) son ahora maacutes comunes
Las posibles aplicaciones de sistemas EFIS variacutean mucho Un avioacuten ligero puede ser equipada con una unidad de pantalla en la que se muestran los datos de vuelo y de navegacioacuten Un avioacuten de fuselaje ancho es probable que tenga seis o maacutes pantallas de presentacioacuten
Una instalacioacuten EFIS tendraacute los siguientes componentes
Pantallas de presentacioacuten Controles Procesadores de datos
Un EFIS baacutesicos podriacutean tener todos estos componentes una sola pantalla con pocos controles el panel
Primary Flight Display (PFD)
En la cabina de vuelo las pantallas de presentacioacuten son las partes maacutes visibles de un sistema EFIS y son sus caracteriacutesticas las que le dan lugar al nombre de Cabina de Cristal La pantalla de presentacioacuten que toma el lugar del ADI se llama pantalla principal de vuelo Primary Flight Display PFD) Si una pantalla separada sustituye a la HSI se llama pantalla de navegacioacuten El PFD muestra toda la informacioacuten criacutetica para el vuelo incluida
la velocidad aerodinaacutemica altitud rumbo actitud velocidad vertical y guintildeada La PFD estaacute disentildeado para mejorar la conciencia de la situacioacuten de un piloto mediante la integracioacuten de esta informacioacuten en una sola pantalla en lugar de seis diferentes instrumentos analoacutegicos reduciendo la cantidad de tiempo necesario para controlar los instrumentos Los nombres de laquoElectronicAttitude Directorraquo y laquoElectronic Horizontal SituationIndicatorraquo son utilizados por algunos fabricantes Sin embargo una ADI simulada es soacutelo la pieza central de la PFD La informacioacuten adicional estaacute superpuesta a ambas y dispuestos alrededor del graacutefico
Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
El MFD (Multi-FunctionDisplay) muestra la navegacioacuten y la informacioacuten en tiempo real de muacuteltiples sistemas Las pantallas multifuncionales con frecuencia se idearon como laquocartas centralizadasraquo o laquocartas digitalesraquo donde las tripulaciones pueden superponer informaciones diferentes sobre un mapa o un graacutefico Ejemplos de informacioacuten de superposicioacuten MFD incluir plan de ruta actual de la aeronave informacioacuten del tiempo provista en el radar de a bordo o bien por los radares meteoroloacutegicos en tierra por ejemplo NEXRAD el espacio aeacutereo restringido y el traacutefico de aeronaves Los equipos multifuncionales tambieacuten puede ser usado para ver otros tipos de recubrimiento de los datos (por ejemplo el plan de ruta actual) y se calcula superposicioacuten de datos de tipo por ejemplo el deslizamiento de radio de la aeronave dada la situacioacuten actual sobre el terreno los vientos y la velocidad de la aeronave y de altitud
Las pantallas multifuncionales tambieacuten puede mostrar informacioacuten acerca de los sistemas de aeronaves tales como el combustible y los sistemas eleacutectricos Al igual que con la PFD el MFD se puede cambiar el color o la forma de los datos para alertar a la tripulacioacuten a situaciones peligrosas Electroacutenica centralizada de seguimiento de aeronaves (ECAM)
Transponders
Los lsquotranspondersrsquo son sistemas de comunicacioacuten y control que respondenautomaacuteticamente cuando reciben un mensaje o sentildeal El teacutermino proviene de la contraccioacuten de la palabra transmitor y responderRecepcioacuten amplificacioacuten y remisioacuten enuna banda distinta de una sentildeal (estos transpondendores se utilizan en comunicaciones espaciales para adaptar la sentildeal sateacutelite entrantesaliente a la frecuencia de los equiposen banda base)Respuesta automaacutetica de un mensaje (predeterminado o no) a larecepcioacuten de una sentildeal concreta de interrogacioacuten (estos transpondedores se utilizan en aeronaacuteutica para sistemas de pseudo-radar)
TCAS
Un TCAS o Sistema de alerta de traacutefico y evasioacuten de colisioacuten (Trafficalert and
CollisionAvoidanceSystem) es un sistema embarcado que preveacute posibles colisiones entre
diferentes aeronaves y funciona independientemente a los servicios de traacutensito aeacutereoEl
dispositivo se compone de 3 elementos baacutesicos
ComputadorCentraliza calcula y gestiona las funciones de vigilancia rastreo deteccioacuten
maniobras evasivas y generacioacuten de avisos entre otros
AntenasDispone de dos antenas independientes a la antena del transpondedor
situadas una en la parte superior y otra en la parte inferior de la aeronave
Panel de controlInterface entre el piloto y el sistema Consta de una pantalla donde se
muestran los traacuteficos detectados (en aviones modernos este dispositivo estaacute integrado en
la pantalla de navegacioacuten conocida como glasscockpit Ademaacutes consta de botones para
seleccionar diferentes modos de funcionamiento variar el rango y diferentes opciones de
mostrar la informacioacuten
FMS (Flight Management System)
FMS ( Flight Management System)Un sistema de gestioacuten de vuelo (FMS) es una parte fundamental de la avioacutenica de un avioacuten moderno Un FMS es un sistema informaacuteticoespecial que realiza una amplia variedad de tareas durante el vuelo la reduccioacuten de la carga de trabajo de la tripulacioacuten de vuelo hasta el punto de que los aviones modernos yano llevar a los ingenieros de vuelo o navegadores Una funcioacuten principal es el vuelo de gestioacuten del plan de vuelo Uso de diferentes sensores (como el GPS y el INS) paradeterminar la posicioacuten de la aeronave el FMS puede guiar piloto automaacutetico de la aeronave a lo largo del plan de vuelo Desde la cabina del piloto el FMS es normalmentecontrolada a traveacutes de una Unidad de Control Display (CDU) que incorpora una pequentildea pantalla y el teclado El FMS enviacutea el plan de vuelo para la exhibicioacuten en el EFISnavegacioacuten de la pantalla (ND) o una pantalla multifuncioacuten (MFD)
Equipo radar meteoroloacutegico (Efecto Doppler)
Un radar meteoroloacutegico o radar meteo es un tipo de radar usado en meteorologiacutea para localizar precipitaciones calcular sustrayectorias y estimar sus tipos (lluvia nieve granizo etc) Ademaacutes los datos tridimensionales pueden analizarse para extraer la estructura de las tormentas y supotencial de trayectoria y de dantildeo Finalmente los ecos de precipitaciones y de atmoacutesfera clara del radar El radar meteo permite estimar la direccioacuten y velocidad del viento en laszonas bajas de la atmosfera
Sistema radar
El radar (RAdioDetection And Ranging ldquodeteccioacuten y medicioacuten de distancias por radiordquo) es un sistema que usa ondas electromagneacuteticas para medir distanciasaltitudes direcciones y velocidades de objetos estaacuteticos o moacuteviles como aeronaves barcos vehiacuteculos motorizados formaciones meteoroloacutegicas y el propio terreno Sufuncionamiento se basa en emitir un impulso de radio que se refleja en el objetivo y se recibe tiacutepicamente en la misma posicioacuten del emisor A partir de este eco se puedeextraer gran cantidad de
informacioacuten El uso de ondas electromagneacuteticas permite detectarobjetos maacutes allaacute desde el tipo de emisioacuten (luz calor)
Ejemplo de una cabina de vuelo
Panorama general
El Baron G58 lo transporta de manera segura en una cabina de vuelo completamente
integrada que exhibe grandes voluacutemenes de informacioacuten en una pantalla simple e
intuitiva
Debido a que un vuelo sin inconvenientes comienza con una ingeniosa cabina de vuelo
la aeronave de uacuteltima generacioacuten Baron G58 ahora tiene incluido como base un sistema
completamente integrado de pantalla electroacutenica de vuelo Garmin G1000reg Sus
caracteriacutesticas incluyen dos monitores LCD de alta resolucioacuten estaacutendares de 104 pulgadas
que muestran instrumentos de vuelo mapas moacuteviles y datos de navegacioacuten e
identificacioacuten Esta tecnologiacutea de vanguardia reduce la carga de trabajo del piloto y ayuda
ampliamente a tener conciencia de las situaciones para garantizar un vuelo seguro
El panel de instrumentos del Baron es claro y estaacute organizado de manera loacutegica La carga
de trabajo en la cabina de pilotos se disminuye porque hay un tablero de interruptores
codificados por colores que agrupan cada sistema
La cabina de vuelo tambieacuten es increiacuteblemente funcional El sistema de piloto automaacutetico
GFC 700 completamente integrado utiliza los datos generados por el panel G1000 para
mejorar el rendimiento general del vuelo La informacioacuten de vuelo el rendimiento del
motor la navegacioacuten graacutefica y el nuevo sistema de radar se encuentran al alcance de sus
manos Con tanta innovacioacuten es hora de enfrentar la verdad Es la aeronave alternante
bimotor de mayor nivel en el mundo
Caracteriacutesticas
Primary Flight Display (PFD)
Multi-FunctionDisplay (MFD)
Piloto automaacutetico GFC 700 integrado de Garmin
Altitude and Heading Reference System (AHRS)
ADC
Receptores WAAS GPS duales con LPV Approach Capability
Mode ldquoSrdquo Transponder con identificacioacuten de vuelo y Servicio de informacioacuten de
traacutefico (TIS)
Sistema de audiobalizas digitalanaacutelogo
Indicacioacuten del motor en PFD y MFD en modo de reversioacuten
XM Radio y radar de climas satelital a color GWX 68 con exploracioacuten seleccionable
Terrain Awareness Warning System (TAWS-B)
Barometric Vertical Navigation (VNAV)
Interpretacioacuten de diagramas
Funcionamiento
El EFIS proporciona a la tripulacioacuten la informacioacuten necesaria para
A) Control de la aeronaveB) Navegacioacuten
Funciones del EFIS
bull Adquisicioacuten de datosbull Proceso de datosbull Presentacioacuten de los datos
La adquisicioacuten y proceso de datos es realizado por los DMC y la presentacioacuten en el PFD y el NDExisten 3 DMC y son iguales e intercambiables Estos DMC estaacuten divididos en 4 partes
bull Adquisicioacuten de datosbull Canal de procesos de datos del PFDbull Canal de procesos de datos del NDbull Canal de procesos de datos del PECAMLos datos de los sistemas del avioacuten le llegan en ARINC 429 y los datos del radar meteoroloacutegico en Arinc453 (liacutenea de alta velocidad)El Panel de Control del EFIS se une a los DCM mediante ARINC 429
Consta de dos pantallas el PFD y el ND
Las Indicaciones del PFD son
Existen dos Controles del PFD uno para el capitaacuten y otro para el copiloto y constan debull Ventana de referencia baromeacutetricabull Selectores de referencia baromeacutetricabull Pulsador ILSbull Pulsador FD OFF
Se puede elegir distintas presentaciones seguacuten el modo utilizando el mando del NDbull ROSE
1048707LS Muestra las desviaciones del sistema de aterrizaje1048707VOR Muestra las indicaciones de desviacioacuten del VOR y del Radial de VOR1048707NAV Posicioacuten horizontal del avioacuten respecto al plan de vuelo
bull ARC Presenta la desviacioacuten del plan de vuelo en un diagrama de 90o
bull PLAN Mapa orientado al norte verdadero Estaacute centrado en uno de los puntos del plan deVuelobull ENGINE Principales paraacutemetros del motor
En caso de fallo en alguna pantalla del EFIS la imagen del PFD prevalece sobre el NDY del mismo modo cuando se produce un fallo en alguacuten DMC podemos conectar el DMC 3 para reemplazarlo
EFIS NDEHSI
La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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El sistema eleacutectrico del avioacuten se nutre pues de dos fuentes de energiacutea la bateriacutea y el generadoralternador La bateriacutea se utiliza en exclusiva (salvo emergencias) para el arranque del motor una vez puesto en marcha es el alternador el que pasa a alimentar el sistema eleacutectrico
El voltaje de salida del generadoralternador es ligeramente superior al de la bateriacutea Por ejemplo una bateriacutea de 12 volts Suele estar alimentada por un generadoralternador de 14 volts o una bateriacutea de 24 volts Se alimenta con un generadoralternador de 28 volts Esta diferencia de voltaje mantiene la bateriacutea cargada encargaacutendose un regulador de controlar y estabilizar la salida del generadoralternador hacia la bateriacutea
Amperiacutemetro
Es el instrumento utilizado para monitorizar el rendimiento del sistema eleacutectrico En algunos aviones el amperiacutemetro es analoacutegico como el mostrado en la fig313 en otros es digital otros no poseen amperiacutemetro sino que en su lugar tienen un avisador luminoso que indica un funcionamiento anoacutemalo del alternador o generador y en otros este avisador complementa al amperiacutemetro
El amperiacutemetro muestra si el alternadorgenerador estaacute proporcionando una cantidad de energiacutea adecuada al sistema eleacutectrico midiendo amperios Este instrumento tambieacuten indica si la bateriacutea estaacute recibiendo suficiente carga eleacutectrica
Un valor positivo en el amperiacutemetro indica que el generadoralternador esta aportando carga eleacutectrica al sistema y a la bateriacutea Un valor negativo indica que el alternadorgenerador no aporta nada y el sistema se estaacute nutriendo de la bateriacutea Si el indicador fluctuacutea raacutepidamente indica un mal funcionamiento del alternadorgenerador
Interruptor principal o master
Con este interruptor el piloto enciende (on) o apaga (off) el sistema eleacutectrico del avion a excepcioacuten del encendido del motor (magnetos) que es independiente
Si el interruptor es simple un mecanismo eleacutectrico activado por la cargadescarga del alternador cambia de forma automaacutetica el origen de la alimentacioacuten del sistema eleacutectrico de la bateriacutea al alternador o viceversa
En la mayoriacutea de los aviones ligeros este interruptor es doble el interruptor izquierdo marcado con las iniciales BAT corresponde a la bateriacutea y opera de forma similar al master al encenderlo el sistema eleacutectrico comienza a nutrirse de la bateriacutea El interruptor derecho marcado con ALT corresponde al alternadorgenerador al encenderlo el sistema eleacutectrico pasa a alimentarse de la energiacutea generada por este dispositivo cargandose la bateriacutea con el excedente generado Este desdoblamiento del interruptor posibilita que el piloto excluya del sistema eleacutectrico al alternadorgenerador en caso de mal funcionamiento de esteEste interruptor tiene un mecanismo interno de
bloqueo de manera que normalmente el interruptor ALT solo puede activarse con el interruptor BAT tambieacuten activado
Fusibles y circuitbreakers
Los equipos eleacutectricos estaacuten protegidos de sobrecargas eleacutectricas por medio de fusibles o breakers (interruptores de circuito) Los breakers hacen la misma funcioacuten que los fusibles con la ventaja que pueden ser restaurados manualmente en lugar de tener que ser reemplazados Los breakers tienen forma de botoacuten que salta hacia afuera cuando se ve sometido a una sobrecarga el piloto solo tiene que pulsar sobre el breaker (botoacuten) para volver a restaurarlo
Otros elementos
Ademaacutes de los elementos anteriores el sistema eleacutectrico consta de otros componentes como motor de arranque reguladores inversores de polaridad contactores transformadoresrectificadores etc Para facilitar la conexioacuten de los equipos al sistema eleacutectrico los aviones disponen de una barra de corriente (electrical bus) que distribuye la corriente a todos ellos simplificando sobremanera el cableado
Puesto que los generadores producen corriente continua y los alternadores corriente alterna el sistema estaacute provisto de los correspondientes conversores de corriente contiacutenua a alterna y viceversa
El sistema de encendido del motor (magnetos) que como hemos dicho es un sistema independiente del eleacutectrico se trataraacute en otro capiacutetulo
Fallos eleacutectricos
La peacuterdida de corriente de salida del alternador se detecta porque el amperiacutemetro da una lectura cero o negativa y en los aviones que dispongan de ella porque se enciende la luz de aviso correspondiente Antes de nada debemos asegurarnos de que la lectura es cero y no anormalmente baja encendiendo un dispositivo eleacutectrico por ejemplo la luz de aterrizaje Si no se nota un incremento en la lectura del amperiacutemetro podemos asumir que existe un fallo en al alternador Si el problema subsiste chequear el breaker del alternador y restaurarlo si fuera necesario El siguiente paso consiste en apagar el alternador durante un segundo y volverlo a encender (switch ALT) Si el problema era producido por sobrevoltaje este procedimiento debe retornar el amperiacutemetro a una lectura normal
Por uacuteltimo si nada de lo anterior soluciona el fallo apagar el alternador Cuando se apaga el alternador el sistema eleacutectrico se nutre de la bateriacutea por lo que todo el equipamiento eleacutectrico no esencial deberiacutea ser cortado para conservar el maacuteximo tiempo posible la energiacutea de la bateriacuteaEn caso de fallo eleacutectrico en cualquier equipo chequear el breakercorrespondiente y restaurarlo Si el fallo persiste no queda maacutes remedio que apagar ese equipo
Es importante desconectar el interruptor principal despueacutes de apagar el motor ya que si se deja activado puede descargar la bateriacutea
Interpretacioacuten de diagramas del subsistema eleacutectrico
Descripcioacuten del Subsistema eleacutectrico
El avioacuten estaacute equipado con un sistema eleacutectrico de AC y DC Los sistemas estaacuten divididos en dos sistemas independientes designados derecho e izquierdo Normalmente dos generadores de motor uno por cada motor son la fuente principal de energiacutea AC En el caso de una falla de un generador AC en vuelo o cuando energiacutea externa no estaacute disponible en tierra se puede suministrar energiacutea eleacutectrica auxiliar mediante un generador instalado en el APU en la seccioacuten de cola La corriente de 28V DC es normalmente suministrada por cuatro transformadores-rectificadores instalados en el compartimento de accesorios delantero Estas unidades son suministradas con 115 VAC proveniente de los generadores del avioacuten o de una fuente externa Energiacutea de bateriacutea es suministrada por dos bateriacuteas de niquel-cadmio de 14V conectadas en serie
El generador del APU estaacute montado junto al APU y es accionado a velocidad constante por el sistema de control del APU El generador del APU puede ser sustituiacutedo por un generador de motorCada generador de los motores es accionado a traveacutes de un engranaje de velocidad constante (CSD - ConstantSpeed Drive) que convierte la velocidad variable de giro del motor en una velocidad de giro constante La CSD y unidades electroacutenicas mantienen el voltaje y la frecuencia de salida del generador constante sin importar las variaciones de velocidad de rotacioacuten del motor ni las variaciones de cargas eleacutectricas
Un sistema indicador de aceite de cada CSD muestran la temperatura del aceite a la salida de la CSD y del aumento de temperatura del aceite al atravesarla Cada CSD tiene un switch de desconexioacuten que desacopla a la CSD del motor en caso de ser necesario Si es desconectada solo puede volver a conectarse en tierra directamente en el motor una vez que eacuteste esteacute detenidoCada generador tiene protecciones por mal funcionamiento desconectandolo del sistema eleacutectrico y desenergizaacutendolo en el caso de surgir alguna falla en el circuito Tirando de la manija ENG FIRE tambieacuten desenergizaraacute al generador respectivo El generador puede ser recuperado mediante la accioacuten de RESET luego de que la falla haya sido solucionada (antes la manija ENG FIRE debe ser metida nuevamente a su posicioacuten normal si ella fue tirada)
Distribucioacuten de Corriente Alterna (AC)
El sistema de corriente AC estaacute dividido en dos sistemas separados independientes el uno del otro pero con posibilidad de interconexioacuten (crosstie) Los generadores derecho e izquierdo suministran energiacutea directamente a su barra de generador respectiva para luego ser distribuiacuteda a los sistemas respectivos La energiacutea del APU puede ser suminitrada a una barra de generador en particular o a ambas o directamente a la barra de servicio en tierra (GroundService Bus) cuando solamente se requiere energiacutea para el servicio del avioacuten (luz en cabina de pax servicio de bantildeos limpieza etc)
Las barras de generador (GEN BUSES) suministran energiacutea trifaacutesica hacia cargas pesadas como la energiacutea a los galleys y ventiladores de enfriamiento Cada barra de generador le suministra energiacutea a sus barras de AC subordinadas (AC Buses) las AC Buses suministran energiacutea trifaacutesica pero para cargas pequentildeas como las bombas de combustible TRs circuitos de AC que requieren solamente una faseLaGroundService Bus provee energiacutea a aquellos circuitos que son requeridos en tierra para el servicio del avioacuten sin tener que energizar el resto de los sistemas La energiacutea para esta barra es provista directamente por un grupo eleacutectrico de tierra o por el generador del APU si la barra de generador derecho no estaacute energizada
La GroundService Bus brinda energiacutea al cargador de bateriacutea y a la TR derecha nro 2 Cuando la barra de generador derecho (RIGHT GEN BUS) estaacute energizada la GroundService Bus funciona como parte del sistema de distribucioacuten de corriente AC recibiendo energiacutea directamente de la RIGHT GEN BUSSi se desea en tierra todo el sistema eleacutectrico puede ser energizado mediante un grupo eleacutectrico de tierra
Hay un control de prioridades en la distrubucioacuten de la corriente AC Este es si el APU energiza a una barra y un generador de motor es conectado a la barra el generador del APU se desconectaraacute automaacuteticamente de dicha barra Si un grupo externo (GPU) estaacute energizando una barra y si el APU o un generador de motor se conecta a dicha barra el GPU se desconectaraacute de la barra y el generador se haraacute cargo de ella
Si se desconecta un generador por alguna razon que no sea una falla en la GEN BUS a su cargo el generador restante se haraacute cargo de dicha barra a traveacutes del relay AC CROSSTIE Si un generador queda inoperativo debido a una falla en su GEN BUS o por proteccioacuten diferencial el relay AC CROSSTIE permaneceraacute abierto aislando la barra del resto del sistema las cargas de dicha barra permaneceraacuten desenergizadas hasta que el problema en la barra sea resuelto Las cargas en el generador restante no se veraacuten afectadas
Distribuicioacuten de Corriente Continua (DC)
La distribuicioacuten de corriente DC es similar a la de AC funcionando en forma separada el lado derecho del izquierdo El sistema de DC tiene un relay DC CROSSTIE que es manual para el caso de la falla de cualquiera de los lados Ademaacutes de los sistemas derecho e izquierdo tambieacuten se suministra corriente DC mediante la bateriacutea En el sistema de DC izquierdo la energiacutea es suministrada por dos TRs conectadas a la L AC BUS En el sistema de DC derecho la energiacutea es suministrada tambieacuten por dos TRs pero una conectada a la R AC BUS y las otra a la GroundService Bus Cuando el avioacuten estaacute en tierra y solamente estaacute
energizada la GroundService Bus directamente desde el APU o desde un GPU la TR1 derecha es aislada y solamente la TR2 derecha suministra energiacutea a la DC TRANSFER BUS El DC CROSSTIE no es automaacutetico y debe ser abierto o cerrado manualmente Ademaacutes de dar energiacutea a sus barras respectivas las TR dan energiacutea a la EMERGENCY DC BUS y a la DC TRANSFER BUS
La bateriacutea suministra 28V a las BATTERY DIRECT BUS (sin importar la posicioacuten del switch de bateriacutea) y cuando el switch de bateriacutea estaacute en ON a la BATTERY BUS La bateriacutea estaacute conectada a la DC TRANSFER BUS cuando las barras derecha e izquierda no estaacute energizadas excepto que se esteacute usando la GroundService Bus Cuando el switch de EMERGENCY POWER es puesto en ON la bateriacutea es conectada a la EMERGENCY DC BUS y es desconectada del cargador de bateriacutea
Cargador de Bateriacutea
El cargador de bateriacutea puede cargarla cuando la GroundService Bus estaacute energizada y el switch de bateriacutea estaacute en ON Cuando la bateriacutea estaacute completamente cargada el cargador estaraacute en un modo pulsante Si la bateriacutea tiene poca carga el amperiacutemetro puede inicialmente oscilar pero debe estabilizarse dentro de los 4 seg en una corriente constante de aprox 40 amp y pasar al modo pulsante una vez que estaacute cargada Los intervalos de los pulsos pueden variar de 5 seg a 30 min
Suministro de Electricidad de Emergencia
Durante la operacioacuten normal la EMERGENCY AC BUS recibe corriente de una fase de la LEFT AC BUS y la EMERGENCY DC BUS recibe corriente de la LEFT DC BUS Si se pierde energiacutea de la LEFT GENERATOR BUS haraacute transferir el suministro de la EMERGENCY AC BUS a la RIGHT AC BUS y la EMERGENCY DC BUS a la RIGHT DC BUS
En caso de una peacuterdida completa de energiacutea la bateriacutea proveeraacute corriente a ambas EMERGENCY BUS cuando el switch de EMERGENCY POWER estaacute en ON La EMERGENCY DC BUS se alimentaraacute de la BATTERY DIRECT BUS que a su vez alimentaraacute al inversor de emergencia para proveer energiacutea al equipamiento esencial por aproximadamente 30 minutos Cuando EMERGENCY POWER estaacute en ON el cargador de bateriacutea no estaacute disponible
Panel de Control
Switch LR CSD DISCONNECT
DISC (momentaneamente) desconecta la CSD del eje del motor
NORM posicioacuten normal del switch bajo guarda roja
Indicador AC VOLTS Indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador FREQUENCY CPS Indica la frecuencia de salida de los generadores o del grupo externo en ciclos por seg
Selector del Voltiacutemetro
LR muestra el voltaje de AC en el indicador AC VOLTS y frecuencia en el indicador FREQUENCY CPS Tambieacuten muestra el voltaje de la DC BUS en el indicacador DC VOLTS
BATT VOLT muestra el voltaje de la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
BATT AMP muestra la corriente en amperes a o desde la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
Indicador AC VOLTS indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador DC VOLTS AMPS indica la carga o descarga de la bateriacutea voltaje de la bateriacutea o voltaje de la DC BUS selectada
Indicadores AC LOAD (L APU R) Indica la carga que cada generador entrega al sistema eleacutectrico Indica de 0 a 15 siendo 1 el 100 de la carga que el generador puede entregar
Switch LR GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
OFF desconecta el generador de su GENERATOR BUS
ON (posicioacuten normal) conecta el generador al sistema eleacutectrico si todas las protecciones del sistema son satisfechas
Switch APU GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
NORM operacioacuten normal
Botoacuten CSD TEMP cuando es presionado muestra el incremento de temperatura del aceite de la CSD (temp de salida menos temp de entrada) en la escala exterior del indicador de temperatura de aceite de la CSD
Indicador de temperatura de aceite de la CSD (LR) muestra la temperatura del aceite de la CSD a la salida de esta o el aumento de temperatura del aceite a traveacutes de la CSD
Switches LR APU BUS
OFF remueve la energiacutea del APU de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del APU a la barra respectiva
Switches LR EXT PWR
OFF remueve la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
Switch AC BUS X TIE
OPEN abre el relay AC CROSSTIE aislando los sistemas eleacutectricos derecho e izquierdo Evita que se cierre el relay si estaacute abierto
AUTO posicioacuten de operacioacuten normal El relay AC CROSSTIE opera automaacuteticamente
Luz APU PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del APU estaacute disponible
LUZ EXT PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del grupo externo estaacute disponible
Switch BATT
OFF desconecta la bateriacutea de la BATTERY BUS del cargador de bateriacutea y de la DC TRANSFER BUS
ON conecta la bateriacutea a la BATTERY BUS al cargador de bateriacutea y a la DC TRANSFER BUS
Selector EMER PWR
OFF desconecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea de emergencia
ON conecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea AC y DC La energiacutea a la EMERGENCY DC BUS es ahora suminstrada por la BATTERY DIRECT BUS y a la EMERGENCY AC BUS a traveacutes de un inversor que es alimentado por la BATTERY DIRECT BUS
Indicadores DC LOAD indica la carga que el transfo-rectificador respectivo estaacute entregando al sistema de DC Una carga de 1 significa un 100 de la carga que la TR puede entregar
Switch DC BUS X TIE
CLOSE conecta a las DC BUS derecha e izquierda permitiendo cualquier combinacioacuten de TR para alimentar ambas DC BUSES
OPEN posicioacuten normal Aisla los sistemas izquierdo y derecho
Subsistema electroacutenico
Entendemos por sistema electroacutenico a un conjunto de dispositivos que se ubican dentro del campo de la ingenieriacutea y la fiacutesica y que se encargan de la aplicacioacuten de los circuitos electroacutenicos cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para generar recibir transmitir y almacenar informacioacuten
Los sistemas electroacutenicos procesan la informacioacuten que les llega a sus entradas En general la informacioacuten que llega a estas entradas proviene de magnitudes fiacutesicas del mundo real en el que vivimos Estas magnitudes son temperatura presioacuten longitud velocidad tensioacuten intensidad etc que tienen un caraacutecter continuo o analoacutegico La utilizacioacuten de alguna de estas magnitudes dependeraacute de la aplicacioacuten especiacutefica para la que esteacute disentildeando mi sistema electroacutenico
El avioacuten utiliza sistemas electroacutenicos en la cabina de vueloUn sistema electroacutenico de instrumentos de vuelo o EFIS por sus siglas en ingleacutes (Electroacutenica Flight InstrumentSystem)[] es un sistema de instrumentos de la cabina de vuelo en el que la tecnologiacutea de visualizacioacuten utilizado es electroacutenica en lugar de electromecaacutenica Un EFIS normalmente consta de una pantalla principal de vuelo (PFD) pantallas multifuncioacuten (MFD) y una pantalla para el sistema de indicacioacuten de motor y aviso a la tripulacioacuten (EICAS) A pesar de que los monitores tubo de rayos catoacutedicos (CRT) se utilizaron en un principio las pantallas de cristal liacutequido (LCD) son ahora maacutes comunes
Las posibles aplicaciones de sistemas EFIS variacutean mucho Un avioacuten ligero puede ser equipada con una unidad de pantalla en la que se muestran los datos de vuelo y de navegacioacuten Un avioacuten de fuselaje ancho es probable que tenga seis o maacutes pantallas de presentacioacuten
Una instalacioacuten EFIS tendraacute los siguientes componentes
Pantallas de presentacioacuten Controles Procesadores de datos
Un EFIS baacutesicos podriacutean tener todos estos componentes una sola pantalla con pocos controles el panel
Primary Flight Display (PFD)
En la cabina de vuelo las pantallas de presentacioacuten son las partes maacutes visibles de un sistema EFIS y son sus caracteriacutesticas las que le dan lugar al nombre de Cabina de Cristal La pantalla de presentacioacuten que toma el lugar del ADI se llama pantalla principal de vuelo Primary Flight Display PFD) Si una pantalla separada sustituye a la HSI se llama pantalla de navegacioacuten El PFD muestra toda la informacioacuten criacutetica para el vuelo incluida
la velocidad aerodinaacutemica altitud rumbo actitud velocidad vertical y guintildeada La PFD estaacute disentildeado para mejorar la conciencia de la situacioacuten de un piloto mediante la integracioacuten de esta informacioacuten en una sola pantalla en lugar de seis diferentes instrumentos analoacutegicos reduciendo la cantidad de tiempo necesario para controlar los instrumentos Los nombres de laquoElectronicAttitude Directorraquo y laquoElectronic Horizontal SituationIndicatorraquo son utilizados por algunos fabricantes Sin embargo una ADI simulada es soacutelo la pieza central de la PFD La informacioacuten adicional estaacute superpuesta a ambas y dispuestos alrededor del graacutefico
Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
El MFD (Multi-FunctionDisplay) muestra la navegacioacuten y la informacioacuten en tiempo real de muacuteltiples sistemas Las pantallas multifuncionales con frecuencia se idearon como laquocartas centralizadasraquo o laquocartas digitalesraquo donde las tripulaciones pueden superponer informaciones diferentes sobre un mapa o un graacutefico Ejemplos de informacioacuten de superposicioacuten MFD incluir plan de ruta actual de la aeronave informacioacuten del tiempo provista en el radar de a bordo o bien por los radares meteoroloacutegicos en tierra por ejemplo NEXRAD el espacio aeacutereo restringido y el traacutefico de aeronaves Los equipos multifuncionales tambieacuten puede ser usado para ver otros tipos de recubrimiento de los datos (por ejemplo el plan de ruta actual) y se calcula superposicioacuten de datos de tipo por ejemplo el deslizamiento de radio de la aeronave dada la situacioacuten actual sobre el terreno los vientos y la velocidad de la aeronave y de altitud
Las pantallas multifuncionales tambieacuten puede mostrar informacioacuten acerca de los sistemas de aeronaves tales como el combustible y los sistemas eleacutectricos Al igual que con la PFD el MFD se puede cambiar el color o la forma de los datos para alertar a la tripulacioacuten a situaciones peligrosas Electroacutenica centralizada de seguimiento de aeronaves (ECAM)
Transponders
Los lsquotranspondersrsquo son sistemas de comunicacioacuten y control que respondenautomaacuteticamente cuando reciben un mensaje o sentildeal El teacutermino proviene de la contraccioacuten de la palabra transmitor y responderRecepcioacuten amplificacioacuten y remisioacuten enuna banda distinta de una sentildeal (estos transpondendores se utilizan en comunicaciones espaciales para adaptar la sentildeal sateacutelite entrantesaliente a la frecuencia de los equiposen banda base)Respuesta automaacutetica de un mensaje (predeterminado o no) a larecepcioacuten de una sentildeal concreta de interrogacioacuten (estos transpondedores se utilizan en aeronaacuteutica para sistemas de pseudo-radar)
TCAS
Un TCAS o Sistema de alerta de traacutefico y evasioacuten de colisioacuten (Trafficalert and
CollisionAvoidanceSystem) es un sistema embarcado que preveacute posibles colisiones entre
diferentes aeronaves y funciona independientemente a los servicios de traacutensito aeacutereoEl
dispositivo se compone de 3 elementos baacutesicos
ComputadorCentraliza calcula y gestiona las funciones de vigilancia rastreo deteccioacuten
maniobras evasivas y generacioacuten de avisos entre otros
AntenasDispone de dos antenas independientes a la antena del transpondedor
situadas una en la parte superior y otra en la parte inferior de la aeronave
Panel de controlInterface entre el piloto y el sistema Consta de una pantalla donde se
muestran los traacuteficos detectados (en aviones modernos este dispositivo estaacute integrado en
la pantalla de navegacioacuten conocida como glasscockpit Ademaacutes consta de botones para
seleccionar diferentes modos de funcionamiento variar el rango y diferentes opciones de
mostrar la informacioacuten
FMS (Flight Management System)
FMS ( Flight Management System)Un sistema de gestioacuten de vuelo (FMS) es una parte fundamental de la avioacutenica de un avioacuten moderno Un FMS es un sistema informaacuteticoespecial que realiza una amplia variedad de tareas durante el vuelo la reduccioacuten de la carga de trabajo de la tripulacioacuten de vuelo hasta el punto de que los aviones modernos yano llevar a los ingenieros de vuelo o navegadores Una funcioacuten principal es el vuelo de gestioacuten del plan de vuelo Uso de diferentes sensores (como el GPS y el INS) paradeterminar la posicioacuten de la aeronave el FMS puede guiar piloto automaacutetico de la aeronave a lo largo del plan de vuelo Desde la cabina del piloto el FMS es normalmentecontrolada a traveacutes de una Unidad de Control Display (CDU) que incorpora una pequentildea pantalla y el teclado El FMS enviacutea el plan de vuelo para la exhibicioacuten en el EFISnavegacioacuten de la pantalla (ND) o una pantalla multifuncioacuten (MFD)
Equipo radar meteoroloacutegico (Efecto Doppler)
Un radar meteoroloacutegico o radar meteo es un tipo de radar usado en meteorologiacutea para localizar precipitaciones calcular sustrayectorias y estimar sus tipos (lluvia nieve granizo etc) Ademaacutes los datos tridimensionales pueden analizarse para extraer la estructura de las tormentas y supotencial de trayectoria y de dantildeo Finalmente los ecos de precipitaciones y de atmoacutesfera clara del radar El radar meteo permite estimar la direccioacuten y velocidad del viento en laszonas bajas de la atmosfera
Sistema radar
El radar (RAdioDetection And Ranging ldquodeteccioacuten y medicioacuten de distancias por radiordquo) es un sistema que usa ondas electromagneacuteticas para medir distanciasaltitudes direcciones y velocidades de objetos estaacuteticos o moacuteviles como aeronaves barcos vehiacuteculos motorizados formaciones meteoroloacutegicas y el propio terreno Sufuncionamiento se basa en emitir un impulso de radio que se refleja en el objetivo y se recibe tiacutepicamente en la misma posicioacuten del emisor A partir de este eco se puedeextraer gran cantidad de
informacioacuten El uso de ondas electromagneacuteticas permite detectarobjetos maacutes allaacute desde el tipo de emisioacuten (luz calor)
Ejemplo de una cabina de vuelo
Panorama general
El Baron G58 lo transporta de manera segura en una cabina de vuelo completamente
integrada que exhibe grandes voluacutemenes de informacioacuten en una pantalla simple e
intuitiva
Debido a que un vuelo sin inconvenientes comienza con una ingeniosa cabina de vuelo
la aeronave de uacuteltima generacioacuten Baron G58 ahora tiene incluido como base un sistema
completamente integrado de pantalla electroacutenica de vuelo Garmin G1000reg Sus
caracteriacutesticas incluyen dos monitores LCD de alta resolucioacuten estaacutendares de 104 pulgadas
que muestran instrumentos de vuelo mapas moacuteviles y datos de navegacioacuten e
identificacioacuten Esta tecnologiacutea de vanguardia reduce la carga de trabajo del piloto y ayuda
ampliamente a tener conciencia de las situaciones para garantizar un vuelo seguro
El panel de instrumentos del Baron es claro y estaacute organizado de manera loacutegica La carga
de trabajo en la cabina de pilotos se disminuye porque hay un tablero de interruptores
codificados por colores que agrupan cada sistema
La cabina de vuelo tambieacuten es increiacuteblemente funcional El sistema de piloto automaacutetico
GFC 700 completamente integrado utiliza los datos generados por el panel G1000 para
mejorar el rendimiento general del vuelo La informacioacuten de vuelo el rendimiento del
motor la navegacioacuten graacutefica y el nuevo sistema de radar se encuentran al alcance de sus
manos Con tanta innovacioacuten es hora de enfrentar la verdad Es la aeronave alternante
bimotor de mayor nivel en el mundo
Caracteriacutesticas
Primary Flight Display (PFD)
Multi-FunctionDisplay (MFD)
Piloto automaacutetico GFC 700 integrado de Garmin
Altitude and Heading Reference System (AHRS)
ADC
Receptores WAAS GPS duales con LPV Approach Capability
Mode ldquoSrdquo Transponder con identificacioacuten de vuelo y Servicio de informacioacuten de
traacutefico (TIS)
Sistema de audiobalizas digitalanaacutelogo
Indicacioacuten del motor en PFD y MFD en modo de reversioacuten
XM Radio y radar de climas satelital a color GWX 68 con exploracioacuten seleccionable
Terrain Awareness Warning System (TAWS-B)
Barometric Vertical Navigation (VNAV)
Interpretacioacuten de diagramas
Funcionamiento
El EFIS proporciona a la tripulacioacuten la informacioacuten necesaria para
A) Control de la aeronaveB) Navegacioacuten
Funciones del EFIS
bull Adquisicioacuten de datosbull Proceso de datosbull Presentacioacuten de los datos
La adquisicioacuten y proceso de datos es realizado por los DMC y la presentacioacuten en el PFD y el NDExisten 3 DMC y son iguales e intercambiables Estos DMC estaacuten divididos en 4 partes
bull Adquisicioacuten de datosbull Canal de procesos de datos del PFDbull Canal de procesos de datos del NDbull Canal de procesos de datos del PECAMLos datos de los sistemas del avioacuten le llegan en ARINC 429 y los datos del radar meteoroloacutegico en Arinc453 (liacutenea de alta velocidad)El Panel de Control del EFIS se une a los DCM mediante ARINC 429
Consta de dos pantallas el PFD y el ND
Las Indicaciones del PFD son
Existen dos Controles del PFD uno para el capitaacuten y otro para el copiloto y constan debull Ventana de referencia baromeacutetricabull Selectores de referencia baromeacutetricabull Pulsador ILSbull Pulsador FD OFF
Se puede elegir distintas presentaciones seguacuten el modo utilizando el mando del NDbull ROSE
1048707LS Muestra las desviaciones del sistema de aterrizaje1048707VOR Muestra las indicaciones de desviacioacuten del VOR y del Radial de VOR1048707NAV Posicioacuten horizontal del avioacuten respecto al plan de vuelo
bull ARC Presenta la desviacioacuten del plan de vuelo en un diagrama de 90o
bull PLAN Mapa orientado al norte verdadero Estaacute centrado en uno de los puntos del plan deVuelobull ENGINE Principales paraacutemetros del motor
En caso de fallo en alguna pantalla del EFIS la imagen del PFD prevalece sobre el NDY del mismo modo cuando se produce un fallo en alguacuten DMC podemos conectar el DMC 3 para reemplazarlo
EFIS NDEHSI
La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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bloqueo de manera que normalmente el interruptor ALT solo puede activarse con el interruptor BAT tambieacuten activado
Fusibles y circuitbreakers
Los equipos eleacutectricos estaacuten protegidos de sobrecargas eleacutectricas por medio de fusibles o breakers (interruptores de circuito) Los breakers hacen la misma funcioacuten que los fusibles con la ventaja que pueden ser restaurados manualmente en lugar de tener que ser reemplazados Los breakers tienen forma de botoacuten que salta hacia afuera cuando se ve sometido a una sobrecarga el piloto solo tiene que pulsar sobre el breaker (botoacuten) para volver a restaurarlo
Otros elementos
Ademaacutes de los elementos anteriores el sistema eleacutectrico consta de otros componentes como motor de arranque reguladores inversores de polaridad contactores transformadoresrectificadores etc Para facilitar la conexioacuten de los equipos al sistema eleacutectrico los aviones disponen de una barra de corriente (electrical bus) que distribuye la corriente a todos ellos simplificando sobremanera el cableado
Puesto que los generadores producen corriente continua y los alternadores corriente alterna el sistema estaacute provisto de los correspondientes conversores de corriente contiacutenua a alterna y viceversa
El sistema de encendido del motor (magnetos) que como hemos dicho es un sistema independiente del eleacutectrico se trataraacute en otro capiacutetulo
Fallos eleacutectricos
La peacuterdida de corriente de salida del alternador se detecta porque el amperiacutemetro da una lectura cero o negativa y en los aviones que dispongan de ella porque se enciende la luz de aviso correspondiente Antes de nada debemos asegurarnos de que la lectura es cero y no anormalmente baja encendiendo un dispositivo eleacutectrico por ejemplo la luz de aterrizaje Si no se nota un incremento en la lectura del amperiacutemetro podemos asumir que existe un fallo en al alternador Si el problema subsiste chequear el breaker del alternador y restaurarlo si fuera necesario El siguiente paso consiste en apagar el alternador durante un segundo y volverlo a encender (switch ALT) Si el problema era producido por sobrevoltaje este procedimiento debe retornar el amperiacutemetro a una lectura normal
Por uacuteltimo si nada de lo anterior soluciona el fallo apagar el alternador Cuando se apaga el alternador el sistema eleacutectrico se nutre de la bateriacutea por lo que todo el equipamiento eleacutectrico no esencial deberiacutea ser cortado para conservar el maacuteximo tiempo posible la energiacutea de la bateriacuteaEn caso de fallo eleacutectrico en cualquier equipo chequear el breakercorrespondiente y restaurarlo Si el fallo persiste no queda maacutes remedio que apagar ese equipo
Es importante desconectar el interruptor principal despueacutes de apagar el motor ya que si se deja activado puede descargar la bateriacutea
Interpretacioacuten de diagramas del subsistema eleacutectrico
Descripcioacuten del Subsistema eleacutectrico
El avioacuten estaacute equipado con un sistema eleacutectrico de AC y DC Los sistemas estaacuten divididos en dos sistemas independientes designados derecho e izquierdo Normalmente dos generadores de motor uno por cada motor son la fuente principal de energiacutea AC En el caso de una falla de un generador AC en vuelo o cuando energiacutea externa no estaacute disponible en tierra se puede suministrar energiacutea eleacutectrica auxiliar mediante un generador instalado en el APU en la seccioacuten de cola La corriente de 28V DC es normalmente suministrada por cuatro transformadores-rectificadores instalados en el compartimento de accesorios delantero Estas unidades son suministradas con 115 VAC proveniente de los generadores del avioacuten o de una fuente externa Energiacutea de bateriacutea es suministrada por dos bateriacuteas de niquel-cadmio de 14V conectadas en serie
El generador del APU estaacute montado junto al APU y es accionado a velocidad constante por el sistema de control del APU El generador del APU puede ser sustituiacutedo por un generador de motorCada generador de los motores es accionado a traveacutes de un engranaje de velocidad constante (CSD - ConstantSpeed Drive) que convierte la velocidad variable de giro del motor en una velocidad de giro constante La CSD y unidades electroacutenicas mantienen el voltaje y la frecuencia de salida del generador constante sin importar las variaciones de velocidad de rotacioacuten del motor ni las variaciones de cargas eleacutectricas
Un sistema indicador de aceite de cada CSD muestran la temperatura del aceite a la salida de la CSD y del aumento de temperatura del aceite al atravesarla Cada CSD tiene un switch de desconexioacuten que desacopla a la CSD del motor en caso de ser necesario Si es desconectada solo puede volver a conectarse en tierra directamente en el motor una vez que eacuteste esteacute detenidoCada generador tiene protecciones por mal funcionamiento desconectandolo del sistema eleacutectrico y desenergizaacutendolo en el caso de surgir alguna falla en el circuito Tirando de la manija ENG FIRE tambieacuten desenergizaraacute al generador respectivo El generador puede ser recuperado mediante la accioacuten de RESET luego de que la falla haya sido solucionada (antes la manija ENG FIRE debe ser metida nuevamente a su posicioacuten normal si ella fue tirada)
Distribucioacuten de Corriente Alterna (AC)
El sistema de corriente AC estaacute dividido en dos sistemas separados independientes el uno del otro pero con posibilidad de interconexioacuten (crosstie) Los generadores derecho e izquierdo suministran energiacutea directamente a su barra de generador respectiva para luego ser distribuiacuteda a los sistemas respectivos La energiacutea del APU puede ser suminitrada a una barra de generador en particular o a ambas o directamente a la barra de servicio en tierra (GroundService Bus) cuando solamente se requiere energiacutea para el servicio del avioacuten (luz en cabina de pax servicio de bantildeos limpieza etc)
Las barras de generador (GEN BUSES) suministran energiacutea trifaacutesica hacia cargas pesadas como la energiacutea a los galleys y ventiladores de enfriamiento Cada barra de generador le suministra energiacutea a sus barras de AC subordinadas (AC Buses) las AC Buses suministran energiacutea trifaacutesica pero para cargas pequentildeas como las bombas de combustible TRs circuitos de AC que requieren solamente una faseLaGroundService Bus provee energiacutea a aquellos circuitos que son requeridos en tierra para el servicio del avioacuten sin tener que energizar el resto de los sistemas La energiacutea para esta barra es provista directamente por un grupo eleacutectrico de tierra o por el generador del APU si la barra de generador derecho no estaacute energizada
La GroundService Bus brinda energiacutea al cargador de bateriacutea y a la TR derecha nro 2 Cuando la barra de generador derecho (RIGHT GEN BUS) estaacute energizada la GroundService Bus funciona como parte del sistema de distribucioacuten de corriente AC recibiendo energiacutea directamente de la RIGHT GEN BUSSi se desea en tierra todo el sistema eleacutectrico puede ser energizado mediante un grupo eleacutectrico de tierra
Hay un control de prioridades en la distrubucioacuten de la corriente AC Este es si el APU energiza a una barra y un generador de motor es conectado a la barra el generador del APU se desconectaraacute automaacuteticamente de dicha barra Si un grupo externo (GPU) estaacute energizando una barra y si el APU o un generador de motor se conecta a dicha barra el GPU se desconectaraacute de la barra y el generador se haraacute cargo de ella
Si se desconecta un generador por alguna razon que no sea una falla en la GEN BUS a su cargo el generador restante se haraacute cargo de dicha barra a traveacutes del relay AC CROSSTIE Si un generador queda inoperativo debido a una falla en su GEN BUS o por proteccioacuten diferencial el relay AC CROSSTIE permaneceraacute abierto aislando la barra del resto del sistema las cargas de dicha barra permaneceraacuten desenergizadas hasta que el problema en la barra sea resuelto Las cargas en el generador restante no se veraacuten afectadas
Distribuicioacuten de Corriente Continua (DC)
La distribuicioacuten de corriente DC es similar a la de AC funcionando en forma separada el lado derecho del izquierdo El sistema de DC tiene un relay DC CROSSTIE que es manual para el caso de la falla de cualquiera de los lados Ademaacutes de los sistemas derecho e izquierdo tambieacuten se suministra corriente DC mediante la bateriacutea En el sistema de DC izquierdo la energiacutea es suministrada por dos TRs conectadas a la L AC BUS En el sistema de DC derecho la energiacutea es suministrada tambieacuten por dos TRs pero una conectada a la R AC BUS y las otra a la GroundService Bus Cuando el avioacuten estaacute en tierra y solamente estaacute
energizada la GroundService Bus directamente desde el APU o desde un GPU la TR1 derecha es aislada y solamente la TR2 derecha suministra energiacutea a la DC TRANSFER BUS El DC CROSSTIE no es automaacutetico y debe ser abierto o cerrado manualmente Ademaacutes de dar energiacutea a sus barras respectivas las TR dan energiacutea a la EMERGENCY DC BUS y a la DC TRANSFER BUS
La bateriacutea suministra 28V a las BATTERY DIRECT BUS (sin importar la posicioacuten del switch de bateriacutea) y cuando el switch de bateriacutea estaacute en ON a la BATTERY BUS La bateriacutea estaacute conectada a la DC TRANSFER BUS cuando las barras derecha e izquierda no estaacute energizadas excepto que se esteacute usando la GroundService Bus Cuando el switch de EMERGENCY POWER es puesto en ON la bateriacutea es conectada a la EMERGENCY DC BUS y es desconectada del cargador de bateriacutea
Cargador de Bateriacutea
El cargador de bateriacutea puede cargarla cuando la GroundService Bus estaacute energizada y el switch de bateriacutea estaacute en ON Cuando la bateriacutea estaacute completamente cargada el cargador estaraacute en un modo pulsante Si la bateriacutea tiene poca carga el amperiacutemetro puede inicialmente oscilar pero debe estabilizarse dentro de los 4 seg en una corriente constante de aprox 40 amp y pasar al modo pulsante una vez que estaacute cargada Los intervalos de los pulsos pueden variar de 5 seg a 30 min
Suministro de Electricidad de Emergencia
Durante la operacioacuten normal la EMERGENCY AC BUS recibe corriente de una fase de la LEFT AC BUS y la EMERGENCY DC BUS recibe corriente de la LEFT DC BUS Si se pierde energiacutea de la LEFT GENERATOR BUS haraacute transferir el suministro de la EMERGENCY AC BUS a la RIGHT AC BUS y la EMERGENCY DC BUS a la RIGHT DC BUS
En caso de una peacuterdida completa de energiacutea la bateriacutea proveeraacute corriente a ambas EMERGENCY BUS cuando el switch de EMERGENCY POWER estaacute en ON La EMERGENCY DC BUS se alimentaraacute de la BATTERY DIRECT BUS que a su vez alimentaraacute al inversor de emergencia para proveer energiacutea al equipamiento esencial por aproximadamente 30 minutos Cuando EMERGENCY POWER estaacute en ON el cargador de bateriacutea no estaacute disponible
Panel de Control
Switch LR CSD DISCONNECT
DISC (momentaneamente) desconecta la CSD del eje del motor
NORM posicioacuten normal del switch bajo guarda roja
Indicador AC VOLTS Indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador FREQUENCY CPS Indica la frecuencia de salida de los generadores o del grupo externo en ciclos por seg
Selector del Voltiacutemetro
LR muestra el voltaje de AC en el indicador AC VOLTS y frecuencia en el indicador FREQUENCY CPS Tambieacuten muestra el voltaje de la DC BUS en el indicacador DC VOLTS
BATT VOLT muestra el voltaje de la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
BATT AMP muestra la corriente en amperes a o desde la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
Indicador AC VOLTS indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador DC VOLTS AMPS indica la carga o descarga de la bateriacutea voltaje de la bateriacutea o voltaje de la DC BUS selectada
Indicadores AC LOAD (L APU R) Indica la carga que cada generador entrega al sistema eleacutectrico Indica de 0 a 15 siendo 1 el 100 de la carga que el generador puede entregar
Switch LR GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
OFF desconecta el generador de su GENERATOR BUS
ON (posicioacuten normal) conecta el generador al sistema eleacutectrico si todas las protecciones del sistema son satisfechas
Switch APU GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
NORM operacioacuten normal
Botoacuten CSD TEMP cuando es presionado muestra el incremento de temperatura del aceite de la CSD (temp de salida menos temp de entrada) en la escala exterior del indicador de temperatura de aceite de la CSD
Indicador de temperatura de aceite de la CSD (LR) muestra la temperatura del aceite de la CSD a la salida de esta o el aumento de temperatura del aceite a traveacutes de la CSD
Switches LR APU BUS
OFF remueve la energiacutea del APU de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del APU a la barra respectiva
Switches LR EXT PWR
OFF remueve la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
Switch AC BUS X TIE
OPEN abre el relay AC CROSSTIE aislando los sistemas eleacutectricos derecho e izquierdo Evita que se cierre el relay si estaacute abierto
AUTO posicioacuten de operacioacuten normal El relay AC CROSSTIE opera automaacuteticamente
Luz APU PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del APU estaacute disponible
LUZ EXT PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del grupo externo estaacute disponible
Switch BATT
OFF desconecta la bateriacutea de la BATTERY BUS del cargador de bateriacutea y de la DC TRANSFER BUS
ON conecta la bateriacutea a la BATTERY BUS al cargador de bateriacutea y a la DC TRANSFER BUS
Selector EMER PWR
OFF desconecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea de emergencia
ON conecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea AC y DC La energiacutea a la EMERGENCY DC BUS es ahora suminstrada por la BATTERY DIRECT BUS y a la EMERGENCY AC BUS a traveacutes de un inversor que es alimentado por la BATTERY DIRECT BUS
Indicadores DC LOAD indica la carga que el transfo-rectificador respectivo estaacute entregando al sistema de DC Una carga de 1 significa un 100 de la carga que la TR puede entregar
Switch DC BUS X TIE
CLOSE conecta a las DC BUS derecha e izquierda permitiendo cualquier combinacioacuten de TR para alimentar ambas DC BUSES
OPEN posicioacuten normal Aisla los sistemas izquierdo y derecho
Subsistema electroacutenico
Entendemos por sistema electroacutenico a un conjunto de dispositivos que se ubican dentro del campo de la ingenieriacutea y la fiacutesica y que se encargan de la aplicacioacuten de los circuitos electroacutenicos cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para generar recibir transmitir y almacenar informacioacuten
Los sistemas electroacutenicos procesan la informacioacuten que les llega a sus entradas En general la informacioacuten que llega a estas entradas proviene de magnitudes fiacutesicas del mundo real en el que vivimos Estas magnitudes son temperatura presioacuten longitud velocidad tensioacuten intensidad etc que tienen un caraacutecter continuo o analoacutegico La utilizacioacuten de alguna de estas magnitudes dependeraacute de la aplicacioacuten especiacutefica para la que esteacute disentildeando mi sistema electroacutenico
El avioacuten utiliza sistemas electroacutenicos en la cabina de vueloUn sistema electroacutenico de instrumentos de vuelo o EFIS por sus siglas en ingleacutes (Electroacutenica Flight InstrumentSystem)[] es un sistema de instrumentos de la cabina de vuelo en el que la tecnologiacutea de visualizacioacuten utilizado es electroacutenica en lugar de electromecaacutenica Un EFIS normalmente consta de una pantalla principal de vuelo (PFD) pantallas multifuncioacuten (MFD) y una pantalla para el sistema de indicacioacuten de motor y aviso a la tripulacioacuten (EICAS) A pesar de que los monitores tubo de rayos catoacutedicos (CRT) se utilizaron en un principio las pantallas de cristal liacutequido (LCD) son ahora maacutes comunes
Las posibles aplicaciones de sistemas EFIS variacutean mucho Un avioacuten ligero puede ser equipada con una unidad de pantalla en la que se muestran los datos de vuelo y de navegacioacuten Un avioacuten de fuselaje ancho es probable que tenga seis o maacutes pantallas de presentacioacuten
Una instalacioacuten EFIS tendraacute los siguientes componentes
Pantallas de presentacioacuten Controles Procesadores de datos
Un EFIS baacutesicos podriacutean tener todos estos componentes una sola pantalla con pocos controles el panel
Primary Flight Display (PFD)
En la cabina de vuelo las pantallas de presentacioacuten son las partes maacutes visibles de un sistema EFIS y son sus caracteriacutesticas las que le dan lugar al nombre de Cabina de Cristal La pantalla de presentacioacuten que toma el lugar del ADI se llama pantalla principal de vuelo Primary Flight Display PFD) Si una pantalla separada sustituye a la HSI se llama pantalla de navegacioacuten El PFD muestra toda la informacioacuten criacutetica para el vuelo incluida
la velocidad aerodinaacutemica altitud rumbo actitud velocidad vertical y guintildeada La PFD estaacute disentildeado para mejorar la conciencia de la situacioacuten de un piloto mediante la integracioacuten de esta informacioacuten en una sola pantalla en lugar de seis diferentes instrumentos analoacutegicos reduciendo la cantidad de tiempo necesario para controlar los instrumentos Los nombres de laquoElectronicAttitude Directorraquo y laquoElectronic Horizontal SituationIndicatorraquo son utilizados por algunos fabricantes Sin embargo una ADI simulada es soacutelo la pieza central de la PFD La informacioacuten adicional estaacute superpuesta a ambas y dispuestos alrededor del graacutefico
Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
El MFD (Multi-FunctionDisplay) muestra la navegacioacuten y la informacioacuten en tiempo real de muacuteltiples sistemas Las pantallas multifuncionales con frecuencia se idearon como laquocartas centralizadasraquo o laquocartas digitalesraquo donde las tripulaciones pueden superponer informaciones diferentes sobre un mapa o un graacutefico Ejemplos de informacioacuten de superposicioacuten MFD incluir plan de ruta actual de la aeronave informacioacuten del tiempo provista en el radar de a bordo o bien por los radares meteoroloacutegicos en tierra por ejemplo NEXRAD el espacio aeacutereo restringido y el traacutefico de aeronaves Los equipos multifuncionales tambieacuten puede ser usado para ver otros tipos de recubrimiento de los datos (por ejemplo el plan de ruta actual) y se calcula superposicioacuten de datos de tipo por ejemplo el deslizamiento de radio de la aeronave dada la situacioacuten actual sobre el terreno los vientos y la velocidad de la aeronave y de altitud
Las pantallas multifuncionales tambieacuten puede mostrar informacioacuten acerca de los sistemas de aeronaves tales como el combustible y los sistemas eleacutectricos Al igual que con la PFD el MFD se puede cambiar el color o la forma de los datos para alertar a la tripulacioacuten a situaciones peligrosas Electroacutenica centralizada de seguimiento de aeronaves (ECAM)
Transponders
Los lsquotranspondersrsquo son sistemas de comunicacioacuten y control que respondenautomaacuteticamente cuando reciben un mensaje o sentildeal El teacutermino proviene de la contraccioacuten de la palabra transmitor y responderRecepcioacuten amplificacioacuten y remisioacuten enuna banda distinta de una sentildeal (estos transpondendores se utilizan en comunicaciones espaciales para adaptar la sentildeal sateacutelite entrantesaliente a la frecuencia de los equiposen banda base)Respuesta automaacutetica de un mensaje (predeterminado o no) a larecepcioacuten de una sentildeal concreta de interrogacioacuten (estos transpondedores se utilizan en aeronaacuteutica para sistemas de pseudo-radar)
TCAS
Un TCAS o Sistema de alerta de traacutefico y evasioacuten de colisioacuten (Trafficalert and
CollisionAvoidanceSystem) es un sistema embarcado que preveacute posibles colisiones entre
diferentes aeronaves y funciona independientemente a los servicios de traacutensito aeacutereoEl
dispositivo se compone de 3 elementos baacutesicos
ComputadorCentraliza calcula y gestiona las funciones de vigilancia rastreo deteccioacuten
maniobras evasivas y generacioacuten de avisos entre otros
AntenasDispone de dos antenas independientes a la antena del transpondedor
situadas una en la parte superior y otra en la parte inferior de la aeronave
Panel de controlInterface entre el piloto y el sistema Consta de una pantalla donde se
muestran los traacuteficos detectados (en aviones modernos este dispositivo estaacute integrado en
la pantalla de navegacioacuten conocida como glasscockpit Ademaacutes consta de botones para
seleccionar diferentes modos de funcionamiento variar el rango y diferentes opciones de
mostrar la informacioacuten
FMS (Flight Management System)
FMS ( Flight Management System)Un sistema de gestioacuten de vuelo (FMS) es una parte fundamental de la avioacutenica de un avioacuten moderno Un FMS es un sistema informaacuteticoespecial que realiza una amplia variedad de tareas durante el vuelo la reduccioacuten de la carga de trabajo de la tripulacioacuten de vuelo hasta el punto de que los aviones modernos yano llevar a los ingenieros de vuelo o navegadores Una funcioacuten principal es el vuelo de gestioacuten del plan de vuelo Uso de diferentes sensores (como el GPS y el INS) paradeterminar la posicioacuten de la aeronave el FMS puede guiar piloto automaacutetico de la aeronave a lo largo del plan de vuelo Desde la cabina del piloto el FMS es normalmentecontrolada a traveacutes de una Unidad de Control Display (CDU) que incorpora una pequentildea pantalla y el teclado El FMS enviacutea el plan de vuelo para la exhibicioacuten en el EFISnavegacioacuten de la pantalla (ND) o una pantalla multifuncioacuten (MFD)
Equipo radar meteoroloacutegico (Efecto Doppler)
Un radar meteoroloacutegico o radar meteo es un tipo de radar usado en meteorologiacutea para localizar precipitaciones calcular sustrayectorias y estimar sus tipos (lluvia nieve granizo etc) Ademaacutes los datos tridimensionales pueden analizarse para extraer la estructura de las tormentas y supotencial de trayectoria y de dantildeo Finalmente los ecos de precipitaciones y de atmoacutesfera clara del radar El radar meteo permite estimar la direccioacuten y velocidad del viento en laszonas bajas de la atmosfera
Sistema radar
El radar (RAdioDetection And Ranging ldquodeteccioacuten y medicioacuten de distancias por radiordquo) es un sistema que usa ondas electromagneacuteticas para medir distanciasaltitudes direcciones y velocidades de objetos estaacuteticos o moacuteviles como aeronaves barcos vehiacuteculos motorizados formaciones meteoroloacutegicas y el propio terreno Sufuncionamiento se basa en emitir un impulso de radio que se refleja en el objetivo y se recibe tiacutepicamente en la misma posicioacuten del emisor A partir de este eco se puedeextraer gran cantidad de
informacioacuten El uso de ondas electromagneacuteticas permite detectarobjetos maacutes allaacute desde el tipo de emisioacuten (luz calor)
Ejemplo de una cabina de vuelo
Panorama general
El Baron G58 lo transporta de manera segura en una cabina de vuelo completamente
integrada que exhibe grandes voluacutemenes de informacioacuten en una pantalla simple e
intuitiva
Debido a que un vuelo sin inconvenientes comienza con una ingeniosa cabina de vuelo
la aeronave de uacuteltima generacioacuten Baron G58 ahora tiene incluido como base un sistema
completamente integrado de pantalla electroacutenica de vuelo Garmin G1000reg Sus
caracteriacutesticas incluyen dos monitores LCD de alta resolucioacuten estaacutendares de 104 pulgadas
que muestran instrumentos de vuelo mapas moacuteviles y datos de navegacioacuten e
identificacioacuten Esta tecnologiacutea de vanguardia reduce la carga de trabajo del piloto y ayuda
ampliamente a tener conciencia de las situaciones para garantizar un vuelo seguro
El panel de instrumentos del Baron es claro y estaacute organizado de manera loacutegica La carga
de trabajo en la cabina de pilotos se disminuye porque hay un tablero de interruptores
codificados por colores que agrupan cada sistema
La cabina de vuelo tambieacuten es increiacuteblemente funcional El sistema de piloto automaacutetico
GFC 700 completamente integrado utiliza los datos generados por el panel G1000 para
mejorar el rendimiento general del vuelo La informacioacuten de vuelo el rendimiento del
motor la navegacioacuten graacutefica y el nuevo sistema de radar se encuentran al alcance de sus
manos Con tanta innovacioacuten es hora de enfrentar la verdad Es la aeronave alternante
bimotor de mayor nivel en el mundo
Caracteriacutesticas
Primary Flight Display (PFD)
Multi-FunctionDisplay (MFD)
Piloto automaacutetico GFC 700 integrado de Garmin
Altitude and Heading Reference System (AHRS)
ADC
Receptores WAAS GPS duales con LPV Approach Capability
Mode ldquoSrdquo Transponder con identificacioacuten de vuelo y Servicio de informacioacuten de
traacutefico (TIS)
Sistema de audiobalizas digitalanaacutelogo
Indicacioacuten del motor en PFD y MFD en modo de reversioacuten
XM Radio y radar de climas satelital a color GWX 68 con exploracioacuten seleccionable
Terrain Awareness Warning System (TAWS-B)
Barometric Vertical Navigation (VNAV)
Interpretacioacuten de diagramas
Funcionamiento
El EFIS proporciona a la tripulacioacuten la informacioacuten necesaria para
A) Control de la aeronaveB) Navegacioacuten
Funciones del EFIS
bull Adquisicioacuten de datosbull Proceso de datosbull Presentacioacuten de los datos
La adquisicioacuten y proceso de datos es realizado por los DMC y la presentacioacuten en el PFD y el NDExisten 3 DMC y son iguales e intercambiables Estos DMC estaacuten divididos en 4 partes
bull Adquisicioacuten de datosbull Canal de procesos de datos del PFDbull Canal de procesos de datos del NDbull Canal de procesos de datos del PECAMLos datos de los sistemas del avioacuten le llegan en ARINC 429 y los datos del radar meteoroloacutegico en Arinc453 (liacutenea de alta velocidad)El Panel de Control del EFIS se une a los DCM mediante ARINC 429
Consta de dos pantallas el PFD y el ND
Las Indicaciones del PFD son
Existen dos Controles del PFD uno para el capitaacuten y otro para el copiloto y constan debull Ventana de referencia baromeacutetricabull Selectores de referencia baromeacutetricabull Pulsador ILSbull Pulsador FD OFF
Se puede elegir distintas presentaciones seguacuten el modo utilizando el mando del NDbull ROSE
1048707LS Muestra las desviaciones del sistema de aterrizaje1048707VOR Muestra las indicaciones de desviacioacuten del VOR y del Radial de VOR1048707NAV Posicioacuten horizontal del avioacuten respecto al plan de vuelo
bull ARC Presenta la desviacioacuten del plan de vuelo en un diagrama de 90o
bull PLAN Mapa orientado al norte verdadero Estaacute centrado en uno de los puntos del plan deVuelobull ENGINE Principales paraacutemetros del motor
En caso de fallo en alguna pantalla del EFIS la imagen del PFD prevalece sobre el NDY del mismo modo cuando se produce un fallo en alguacuten DMC podemos conectar el DMC 3 para reemplazarlo
EFIS NDEHSI
La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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Es importante desconectar el interruptor principal despueacutes de apagar el motor ya que si se deja activado puede descargar la bateriacutea
Interpretacioacuten de diagramas del subsistema eleacutectrico
Descripcioacuten del Subsistema eleacutectrico
El avioacuten estaacute equipado con un sistema eleacutectrico de AC y DC Los sistemas estaacuten divididos en dos sistemas independientes designados derecho e izquierdo Normalmente dos generadores de motor uno por cada motor son la fuente principal de energiacutea AC En el caso de una falla de un generador AC en vuelo o cuando energiacutea externa no estaacute disponible en tierra se puede suministrar energiacutea eleacutectrica auxiliar mediante un generador instalado en el APU en la seccioacuten de cola La corriente de 28V DC es normalmente suministrada por cuatro transformadores-rectificadores instalados en el compartimento de accesorios delantero Estas unidades son suministradas con 115 VAC proveniente de los generadores del avioacuten o de una fuente externa Energiacutea de bateriacutea es suministrada por dos bateriacuteas de niquel-cadmio de 14V conectadas en serie
El generador del APU estaacute montado junto al APU y es accionado a velocidad constante por el sistema de control del APU El generador del APU puede ser sustituiacutedo por un generador de motorCada generador de los motores es accionado a traveacutes de un engranaje de velocidad constante (CSD - ConstantSpeed Drive) que convierte la velocidad variable de giro del motor en una velocidad de giro constante La CSD y unidades electroacutenicas mantienen el voltaje y la frecuencia de salida del generador constante sin importar las variaciones de velocidad de rotacioacuten del motor ni las variaciones de cargas eleacutectricas
Un sistema indicador de aceite de cada CSD muestran la temperatura del aceite a la salida de la CSD y del aumento de temperatura del aceite al atravesarla Cada CSD tiene un switch de desconexioacuten que desacopla a la CSD del motor en caso de ser necesario Si es desconectada solo puede volver a conectarse en tierra directamente en el motor una vez que eacuteste esteacute detenidoCada generador tiene protecciones por mal funcionamiento desconectandolo del sistema eleacutectrico y desenergizaacutendolo en el caso de surgir alguna falla en el circuito Tirando de la manija ENG FIRE tambieacuten desenergizaraacute al generador respectivo El generador puede ser recuperado mediante la accioacuten de RESET luego de que la falla haya sido solucionada (antes la manija ENG FIRE debe ser metida nuevamente a su posicioacuten normal si ella fue tirada)
Distribucioacuten de Corriente Alterna (AC)
El sistema de corriente AC estaacute dividido en dos sistemas separados independientes el uno del otro pero con posibilidad de interconexioacuten (crosstie) Los generadores derecho e izquierdo suministran energiacutea directamente a su barra de generador respectiva para luego ser distribuiacuteda a los sistemas respectivos La energiacutea del APU puede ser suminitrada a una barra de generador en particular o a ambas o directamente a la barra de servicio en tierra (GroundService Bus) cuando solamente se requiere energiacutea para el servicio del avioacuten (luz en cabina de pax servicio de bantildeos limpieza etc)
Las barras de generador (GEN BUSES) suministran energiacutea trifaacutesica hacia cargas pesadas como la energiacutea a los galleys y ventiladores de enfriamiento Cada barra de generador le suministra energiacutea a sus barras de AC subordinadas (AC Buses) las AC Buses suministran energiacutea trifaacutesica pero para cargas pequentildeas como las bombas de combustible TRs circuitos de AC que requieren solamente una faseLaGroundService Bus provee energiacutea a aquellos circuitos que son requeridos en tierra para el servicio del avioacuten sin tener que energizar el resto de los sistemas La energiacutea para esta barra es provista directamente por un grupo eleacutectrico de tierra o por el generador del APU si la barra de generador derecho no estaacute energizada
La GroundService Bus brinda energiacutea al cargador de bateriacutea y a la TR derecha nro 2 Cuando la barra de generador derecho (RIGHT GEN BUS) estaacute energizada la GroundService Bus funciona como parte del sistema de distribucioacuten de corriente AC recibiendo energiacutea directamente de la RIGHT GEN BUSSi se desea en tierra todo el sistema eleacutectrico puede ser energizado mediante un grupo eleacutectrico de tierra
Hay un control de prioridades en la distrubucioacuten de la corriente AC Este es si el APU energiza a una barra y un generador de motor es conectado a la barra el generador del APU se desconectaraacute automaacuteticamente de dicha barra Si un grupo externo (GPU) estaacute energizando una barra y si el APU o un generador de motor se conecta a dicha barra el GPU se desconectaraacute de la barra y el generador se haraacute cargo de ella
Si se desconecta un generador por alguna razon que no sea una falla en la GEN BUS a su cargo el generador restante se haraacute cargo de dicha barra a traveacutes del relay AC CROSSTIE Si un generador queda inoperativo debido a una falla en su GEN BUS o por proteccioacuten diferencial el relay AC CROSSTIE permaneceraacute abierto aislando la barra del resto del sistema las cargas de dicha barra permaneceraacuten desenergizadas hasta que el problema en la barra sea resuelto Las cargas en el generador restante no se veraacuten afectadas
Distribuicioacuten de Corriente Continua (DC)
La distribuicioacuten de corriente DC es similar a la de AC funcionando en forma separada el lado derecho del izquierdo El sistema de DC tiene un relay DC CROSSTIE que es manual para el caso de la falla de cualquiera de los lados Ademaacutes de los sistemas derecho e izquierdo tambieacuten se suministra corriente DC mediante la bateriacutea En el sistema de DC izquierdo la energiacutea es suministrada por dos TRs conectadas a la L AC BUS En el sistema de DC derecho la energiacutea es suministrada tambieacuten por dos TRs pero una conectada a la R AC BUS y las otra a la GroundService Bus Cuando el avioacuten estaacute en tierra y solamente estaacute
energizada la GroundService Bus directamente desde el APU o desde un GPU la TR1 derecha es aislada y solamente la TR2 derecha suministra energiacutea a la DC TRANSFER BUS El DC CROSSTIE no es automaacutetico y debe ser abierto o cerrado manualmente Ademaacutes de dar energiacutea a sus barras respectivas las TR dan energiacutea a la EMERGENCY DC BUS y a la DC TRANSFER BUS
La bateriacutea suministra 28V a las BATTERY DIRECT BUS (sin importar la posicioacuten del switch de bateriacutea) y cuando el switch de bateriacutea estaacute en ON a la BATTERY BUS La bateriacutea estaacute conectada a la DC TRANSFER BUS cuando las barras derecha e izquierda no estaacute energizadas excepto que se esteacute usando la GroundService Bus Cuando el switch de EMERGENCY POWER es puesto en ON la bateriacutea es conectada a la EMERGENCY DC BUS y es desconectada del cargador de bateriacutea
Cargador de Bateriacutea
El cargador de bateriacutea puede cargarla cuando la GroundService Bus estaacute energizada y el switch de bateriacutea estaacute en ON Cuando la bateriacutea estaacute completamente cargada el cargador estaraacute en un modo pulsante Si la bateriacutea tiene poca carga el amperiacutemetro puede inicialmente oscilar pero debe estabilizarse dentro de los 4 seg en una corriente constante de aprox 40 amp y pasar al modo pulsante una vez que estaacute cargada Los intervalos de los pulsos pueden variar de 5 seg a 30 min
Suministro de Electricidad de Emergencia
Durante la operacioacuten normal la EMERGENCY AC BUS recibe corriente de una fase de la LEFT AC BUS y la EMERGENCY DC BUS recibe corriente de la LEFT DC BUS Si se pierde energiacutea de la LEFT GENERATOR BUS haraacute transferir el suministro de la EMERGENCY AC BUS a la RIGHT AC BUS y la EMERGENCY DC BUS a la RIGHT DC BUS
En caso de una peacuterdida completa de energiacutea la bateriacutea proveeraacute corriente a ambas EMERGENCY BUS cuando el switch de EMERGENCY POWER estaacute en ON La EMERGENCY DC BUS se alimentaraacute de la BATTERY DIRECT BUS que a su vez alimentaraacute al inversor de emergencia para proveer energiacutea al equipamiento esencial por aproximadamente 30 minutos Cuando EMERGENCY POWER estaacute en ON el cargador de bateriacutea no estaacute disponible
Panel de Control
Switch LR CSD DISCONNECT
DISC (momentaneamente) desconecta la CSD del eje del motor
NORM posicioacuten normal del switch bajo guarda roja
Indicador AC VOLTS Indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador FREQUENCY CPS Indica la frecuencia de salida de los generadores o del grupo externo en ciclos por seg
Selector del Voltiacutemetro
LR muestra el voltaje de AC en el indicador AC VOLTS y frecuencia en el indicador FREQUENCY CPS Tambieacuten muestra el voltaje de la DC BUS en el indicacador DC VOLTS
BATT VOLT muestra el voltaje de la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
BATT AMP muestra la corriente en amperes a o desde la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
Indicador AC VOLTS indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador DC VOLTS AMPS indica la carga o descarga de la bateriacutea voltaje de la bateriacutea o voltaje de la DC BUS selectada
Indicadores AC LOAD (L APU R) Indica la carga que cada generador entrega al sistema eleacutectrico Indica de 0 a 15 siendo 1 el 100 de la carga que el generador puede entregar
Switch LR GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
OFF desconecta el generador de su GENERATOR BUS
ON (posicioacuten normal) conecta el generador al sistema eleacutectrico si todas las protecciones del sistema son satisfechas
Switch APU GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
NORM operacioacuten normal
Botoacuten CSD TEMP cuando es presionado muestra el incremento de temperatura del aceite de la CSD (temp de salida menos temp de entrada) en la escala exterior del indicador de temperatura de aceite de la CSD
Indicador de temperatura de aceite de la CSD (LR) muestra la temperatura del aceite de la CSD a la salida de esta o el aumento de temperatura del aceite a traveacutes de la CSD
Switches LR APU BUS
OFF remueve la energiacutea del APU de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del APU a la barra respectiva
Switches LR EXT PWR
OFF remueve la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
Switch AC BUS X TIE
OPEN abre el relay AC CROSSTIE aislando los sistemas eleacutectricos derecho e izquierdo Evita que se cierre el relay si estaacute abierto
AUTO posicioacuten de operacioacuten normal El relay AC CROSSTIE opera automaacuteticamente
Luz APU PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del APU estaacute disponible
LUZ EXT PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del grupo externo estaacute disponible
Switch BATT
OFF desconecta la bateriacutea de la BATTERY BUS del cargador de bateriacutea y de la DC TRANSFER BUS
ON conecta la bateriacutea a la BATTERY BUS al cargador de bateriacutea y a la DC TRANSFER BUS
Selector EMER PWR
OFF desconecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea de emergencia
ON conecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea AC y DC La energiacutea a la EMERGENCY DC BUS es ahora suminstrada por la BATTERY DIRECT BUS y a la EMERGENCY AC BUS a traveacutes de un inversor que es alimentado por la BATTERY DIRECT BUS
Indicadores DC LOAD indica la carga que el transfo-rectificador respectivo estaacute entregando al sistema de DC Una carga de 1 significa un 100 de la carga que la TR puede entregar
Switch DC BUS X TIE
CLOSE conecta a las DC BUS derecha e izquierda permitiendo cualquier combinacioacuten de TR para alimentar ambas DC BUSES
OPEN posicioacuten normal Aisla los sistemas izquierdo y derecho
Subsistema electroacutenico
Entendemos por sistema electroacutenico a un conjunto de dispositivos que se ubican dentro del campo de la ingenieriacutea y la fiacutesica y que se encargan de la aplicacioacuten de los circuitos electroacutenicos cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para generar recibir transmitir y almacenar informacioacuten
Los sistemas electroacutenicos procesan la informacioacuten que les llega a sus entradas En general la informacioacuten que llega a estas entradas proviene de magnitudes fiacutesicas del mundo real en el que vivimos Estas magnitudes son temperatura presioacuten longitud velocidad tensioacuten intensidad etc que tienen un caraacutecter continuo o analoacutegico La utilizacioacuten de alguna de estas magnitudes dependeraacute de la aplicacioacuten especiacutefica para la que esteacute disentildeando mi sistema electroacutenico
El avioacuten utiliza sistemas electroacutenicos en la cabina de vueloUn sistema electroacutenico de instrumentos de vuelo o EFIS por sus siglas en ingleacutes (Electroacutenica Flight InstrumentSystem)[] es un sistema de instrumentos de la cabina de vuelo en el que la tecnologiacutea de visualizacioacuten utilizado es electroacutenica en lugar de electromecaacutenica Un EFIS normalmente consta de una pantalla principal de vuelo (PFD) pantallas multifuncioacuten (MFD) y una pantalla para el sistema de indicacioacuten de motor y aviso a la tripulacioacuten (EICAS) A pesar de que los monitores tubo de rayos catoacutedicos (CRT) se utilizaron en un principio las pantallas de cristal liacutequido (LCD) son ahora maacutes comunes
Las posibles aplicaciones de sistemas EFIS variacutean mucho Un avioacuten ligero puede ser equipada con una unidad de pantalla en la que se muestran los datos de vuelo y de navegacioacuten Un avioacuten de fuselaje ancho es probable que tenga seis o maacutes pantallas de presentacioacuten
Una instalacioacuten EFIS tendraacute los siguientes componentes
Pantallas de presentacioacuten Controles Procesadores de datos
Un EFIS baacutesicos podriacutean tener todos estos componentes una sola pantalla con pocos controles el panel
Primary Flight Display (PFD)
En la cabina de vuelo las pantallas de presentacioacuten son las partes maacutes visibles de un sistema EFIS y son sus caracteriacutesticas las que le dan lugar al nombre de Cabina de Cristal La pantalla de presentacioacuten que toma el lugar del ADI se llama pantalla principal de vuelo Primary Flight Display PFD) Si una pantalla separada sustituye a la HSI se llama pantalla de navegacioacuten El PFD muestra toda la informacioacuten criacutetica para el vuelo incluida
la velocidad aerodinaacutemica altitud rumbo actitud velocidad vertical y guintildeada La PFD estaacute disentildeado para mejorar la conciencia de la situacioacuten de un piloto mediante la integracioacuten de esta informacioacuten en una sola pantalla en lugar de seis diferentes instrumentos analoacutegicos reduciendo la cantidad de tiempo necesario para controlar los instrumentos Los nombres de laquoElectronicAttitude Directorraquo y laquoElectronic Horizontal SituationIndicatorraquo son utilizados por algunos fabricantes Sin embargo una ADI simulada es soacutelo la pieza central de la PFD La informacioacuten adicional estaacute superpuesta a ambas y dispuestos alrededor del graacutefico
Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
El MFD (Multi-FunctionDisplay) muestra la navegacioacuten y la informacioacuten en tiempo real de muacuteltiples sistemas Las pantallas multifuncionales con frecuencia se idearon como laquocartas centralizadasraquo o laquocartas digitalesraquo donde las tripulaciones pueden superponer informaciones diferentes sobre un mapa o un graacutefico Ejemplos de informacioacuten de superposicioacuten MFD incluir plan de ruta actual de la aeronave informacioacuten del tiempo provista en el radar de a bordo o bien por los radares meteoroloacutegicos en tierra por ejemplo NEXRAD el espacio aeacutereo restringido y el traacutefico de aeronaves Los equipos multifuncionales tambieacuten puede ser usado para ver otros tipos de recubrimiento de los datos (por ejemplo el plan de ruta actual) y se calcula superposicioacuten de datos de tipo por ejemplo el deslizamiento de radio de la aeronave dada la situacioacuten actual sobre el terreno los vientos y la velocidad de la aeronave y de altitud
Las pantallas multifuncionales tambieacuten puede mostrar informacioacuten acerca de los sistemas de aeronaves tales como el combustible y los sistemas eleacutectricos Al igual que con la PFD el MFD se puede cambiar el color o la forma de los datos para alertar a la tripulacioacuten a situaciones peligrosas Electroacutenica centralizada de seguimiento de aeronaves (ECAM)
Transponders
Los lsquotranspondersrsquo son sistemas de comunicacioacuten y control que respondenautomaacuteticamente cuando reciben un mensaje o sentildeal El teacutermino proviene de la contraccioacuten de la palabra transmitor y responderRecepcioacuten amplificacioacuten y remisioacuten enuna banda distinta de una sentildeal (estos transpondendores se utilizan en comunicaciones espaciales para adaptar la sentildeal sateacutelite entrantesaliente a la frecuencia de los equiposen banda base)Respuesta automaacutetica de un mensaje (predeterminado o no) a larecepcioacuten de una sentildeal concreta de interrogacioacuten (estos transpondedores se utilizan en aeronaacuteutica para sistemas de pseudo-radar)
TCAS
Un TCAS o Sistema de alerta de traacutefico y evasioacuten de colisioacuten (Trafficalert and
CollisionAvoidanceSystem) es un sistema embarcado que preveacute posibles colisiones entre
diferentes aeronaves y funciona independientemente a los servicios de traacutensito aeacutereoEl
dispositivo se compone de 3 elementos baacutesicos
ComputadorCentraliza calcula y gestiona las funciones de vigilancia rastreo deteccioacuten
maniobras evasivas y generacioacuten de avisos entre otros
AntenasDispone de dos antenas independientes a la antena del transpondedor
situadas una en la parte superior y otra en la parte inferior de la aeronave
Panel de controlInterface entre el piloto y el sistema Consta de una pantalla donde se
muestran los traacuteficos detectados (en aviones modernos este dispositivo estaacute integrado en
la pantalla de navegacioacuten conocida como glasscockpit Ademaacutes consta de botones para
seleccionar diferentes modos de funcionamiento variar el rango y diferentes opciones de
mostrar la informacioacuten
FMS (Flight Management System)
FMS ( Flight Management System)Un sistema de gestioacuten de vuelo (FMS) es una parte fundamental de la avioacutenica de un avioacuten moderno Un FMS es un sistema informaacuteticoespecial que realiza una amplia variedad de tareas durante el vuelo la reduccioacuten de la carga de trabajo de la tripulacioacuten de vuelo hasta el punto de que los aviones modernos yano llevar a los ingenieros de vuelo o navegadores Una funcioacuten principal es el vuelo de gestioacuten del plan de vuelo Uso de diferentes sensores (como el GPS y el INS) paradeterminar la posicioacuten de la aeronave el FMS puede guiar piloto automaacutetico de la aeronave a lo largo del plan de vuelo Desde la cabina del piloto el FMS es normalmentecontrolada a traveacutes de una Unidad de Control Display (CDU) que incorpora una pequentildea pantalla y el teclado El FMS enviacutea el plan de vuelo para la exhibicioacuten en el EFISnavegacioacuten de la pantalla (ND) o una pantalla multifuncioacuten (MFD)
Equipo radar meteoroloacutegico (Efecto Doppler)
Un radar meteoroloacutegico o radar meteo es un tipo de radar usado en meteorologiacutea para localizar precipitaciones calcular sustrayectorias y estimar sus tipos (lluvia nieve granizo etc) Ademaacutes los datos tridimensionales pueden analizarse para extraer la estructura de las tormentas y supotencial de trayectoria y de dantildeo Finalmente los ecos de precipitaciones y de atmoacutesfera clara del radar El radar meteo permite estimar la direccioacuten y velocidad del viento en laszonas bajas de la atmosfera
Sistema radar
El radar (RAdioDetection And Ranging ldquodeteccioacuten y medicioacuten de distancias por radiordquo) es un sistema que usa ondas electromagneacuteticas para medir distanciasaltitudes direcciones y velocidades de objetos estaacuteticos o moacuteviles como aeronaves barcos vehiacuteculos motorizados formaciones meteoroloacutegicas y el propio terreno Sufuncionamiento se basa en emitir un impulso de radio que se refleja en el objetivo y se recibe tiacutepicamente en la misma posicioacuten del emisor A partir de este eco se puedeextraer gran cantidad de
informacioacuten El uso de ondas electromagneacuteticas permite detectarobjetos maacutes allaacute desde el tipo de emisioacuten (luz calor)
Ejemplo de una cabina de vuelo
Panorama general
El Baron G58 lo transporta de manera segura en una cabina de vuelo completamente
integrada que exhibe grandes voluacutemenes de informacioacuten en una pantalla simple e
intuitiva
Debido a que un vuelo sin inconvenientes comienza con una ingeniosa cabina de vuelo
la aeronave de uacuteltima generacioacuten Baron G58 ahora tiene incluido como base un sistema
completamente integrado de pantalla electroacutenica de vuelo Garmin G1000reg Sus
caracteriacutesticas incluyen dos monitores LCD de alta resolucioacuten estaacutendares de 104 pulgadas
que muestran instrumentos de vuelo mapas moacuteviles y datos de navegacioacuten e
identificacioacuten Esta tecnologiacutea de vanguardia reduce la carga de trabajo del piloto y ayuda
ampliamente a tener conciencia de las situaciones para garantizar un vuelo seguro
El panel de instrumentos del Baron es claro y estaacute organizado de manera loacutegica La carga
de trabajo en la cabina de pilotos se disminuye porque hay un tablero de interruptores
codificados por colores que agrupan cada sistema
La cabina de vuelo tambieacuten es increiacuteblemente funcional El sistema de piloto automaacutetico
GFC 700 completamente integrado utiliza los datos generados por el panel G1000 para
mejorar el rendimiento general del vuelo La informacioacuten de vuelo el rendimiento del
motor la navegacioacuten graacutefica y el nuevo sistema de radar se encuentran al alcance de sus
manos Con tanta innovacioacuten es hora de enfrentar la verdad Es la aeronave alternante
bimotor de mayor nivel en el mundo
Caracteriacutesticas
Primary Flight Display (PFD)
Multi-FunctionDisplay (MFD)
Piloto automaacutetico GFC 700 integrado de Garmin
Altitude and Heading Reference System (AHRS)
ADC
Receptores WAAS GPS duales con LPV Approach Capability
Mode ldquoSrdquo Transponder con identificacioacuten de vuelo y Servicio de informacioacuten de
traacutefico (TIS)
Sistema de audiobalizas digitalanaacutelogo
Indicacioacuten del motor en PFD y MFD en modo de reversioacuten
XM Radio y radar de climas satelital a color GWX 68 con exploracioacuten seleccionable
Terrain Awareness Warning System (TAWS-B)
Barometric Vertical Navigation (VNAV)
Interpretacioacuten de diagramas
Funcionamiento
El EFIS proporciona a la tripulacioacuten la informacioacuten necesaria para
A) Control de la aeronaveB) Navegacioacuten
Funciones del EFIS
bull Adquisicioacuten de datosbull Proceso de datosbull Presentacioacuten de los datos
La adquisicioacuten y proceso de datos es realizado por los DMC y la presentacioacuten en el PFD y el NDExisten 3 DMC y son iguales e intercambiables Estos DMC estaacuten divididos en 4 partes
bull Adquisicioacuten de datosbull Canal de procesos de datos del PFDbull Canal de procesos de datos del NDbull Canal de procesos de datos del PECAMLos datos de los sistemas del avioacuten le llegan en ARINC 429 y los datos del radar meteoroloacutegico en Arinc453 (liacutenea de alta velocidad)El Panel de Control del EFIS se une a los DCM mediante ARINC 429
Consta de dos pantallas el PFD y el ND
Las Indicaciones del PFD son
Existen dos Controles del PFD uno para el capitaacuten y otro para el copiloto y constan debull Ventana de referencia baromeacutetricabull Selectores de referencia baromeacutetricabull Pulsador ILSbull Pulsador FD OFF
Se puede elegir distintas presentaciones seguacuten el modo utilizando el mando del NDbull ROSE
1048707LS Muestra las desviaciones del sistema de aterrizaje1048707VOR Muestra las indicaciones de desviacioacuten del VOR y del Radial de VOR1048707NAV Posicioacuten horizontal del avioacuten respecto al plan de vuelo
bull ARC Presenta la desviacioacuten del plan de vuelo en un diagrama de 90o
bull PLAN Mapa orientado al norte verdadero Estaacute centrado en uno de los puntos del plan deVuelobull ENGINE Principales paraacutemetros del motor
En caso de fallo en alguna pantalla del EFIS la imagen del PFD prevalece sobre el NDY del mismo modo cuando se produce un fallo en alguacuten DMC podemos conectar el DMC 3 para reemplazarlo
EFIS NDEHSI
La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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El avioacuten estaacute equipado con un sistema eleacutectrico de AC y DC Los sistemas estaacuten divididos en dos sistemas independientes designados derecho e izquierdo Normalmente dos generadores de motor uno por cada motor son la fuente principal de energiacutea AC En el caso de una falla de un generador AC en vuelo o cuando energiacutea externa no estaacute disponible en tierra se puede suministrar energiacutea eleacutectrica auxiliar mediante un generador instalado en el APU en la seccioacuten de cola La corriente de 28V DC es normalmente suministrada por cuatro transformadores-rectificadores instalados en el compartimento de accesorios delantero Estas unidades son suministradas con 115 VAC proveniente de los generadores del avioacuten o de una fuente externa Energiacutea de bateriacutea es suministrada por dos bateriacuteas de niquel-cadmio de 14V conectadas en serie
El generador del APU estaacute montado junto al APU y es accionado a velocidad constante por el sistema de control del APU El generador del APU puede ser sustituiacutedo por un generador de motorCada generador de los motores es accionado a traveacutes de un engranaje de velocidad constante (CSD - ConstantSpeed Drive) que convierte la velocidad variable de giro del motor en una velocidad de giro constante La CSD y unidades electroacutenicas mantienen el voltaje y la frecuencia de salida del generador constante sin importar las variaciones de velocidad de rotacioacuten del motor ni las variaciones de cargas eleacutectricas
Un sistema indicador de aceite de cada CSD muestran la temperatura del aceite a la salida de la CSD y del aumento de temperatura del aceite al atravesarla Cada CSD tiene un switch de desconexioacuten que desacopla a la CSD del motor en caso de ser necesario Si es desconectada solo puede volver a conectarse en tierra directamente en el motor una vez que eacuteste esteacute detenidoCada generador tiene protecciones por mal funcionamiento desconectandolo del sistema eleacutectrico y desenergizaacutendolo en el caso de surgir alguna falla en el circuito Tirando de la manija ENG FIRE tambieacuten desenergizaraacute al generador respectivo El generador puede ser recuperado mediante la accioacuten de RESET luego de que la falla haya sido solucionada (antes la manija ENG FIRE debe ser metida nuevamente a su posicioacuten normal si ella fue tirada)
Distribucioacuten de Corriente Alterna (AC)
El sistema de corriente AC estaacute dividido en dos sistemas separados independientes el uno del otro pero con posibilidad de interconexioacuten (crosstie) Los generadores derecho e izquierdo suministran energiacutea directamente a su barra de generador respectiva para luego ser distribuiacuteda a los sistemas respectivos La energiacutea del APU puede ser suminitrada a una barra de generador en particular o a ambas o directamente a la barra de servicio en tierra (GroundService Bus) cuando solamente se requiere energiacutea para el servicio del avioacuten (luz en cabina de pax servicio de bantildeos limpieza etc)
Las barras de generador (GEN BUSES) suministran energiacutea trifaacutesica hacia cargas pesadas como la energiacutea a los galleys y ventiladores de enfriamiento Cada barra de generador le suministra energiacutea a sus barras de AC subordinadas (AC Buses) las AC Buses suministran energiacutea trifaacutesica pero para cargas pequentildeas como las bombas de combustible TRs circuitos de AC que requieren solamente una faseLaGroundService Bus provee energiacutea a aquellos circuitos que son requeridos en tierra para el servicio del avioacuten sin tener que energizar el resto de los sistemas La energiacutea para esta barra es provista directamente por un grupo eleacutectrico de tierra o por el generador del APU si la barra de generador derecho no estaacute energizada
La GroundService Bus brinda energiacutea al cargador de bateriacutea y a la TR derecha nro 2 Cuando la barra de generador derecho (RIGHT GEN BUS) estaacute energizada la GroundService Bus funciona como parte del sistema de distribucioacuten de corriente AC recibiendo energiacutea directamente de la RIGHT GEN BUSSi se desea en tierra todo el sistema eleacutectrico puede ser energizado mediante un grupo eleacutectrico de tierra
Hay un control de prioridades en la distrubucioacuten de la corriente AC Este es si el APU energiza a una barra y un generador de motor es conectado a la barra el generador del APU se desconectaraacute automaacuteticamente de dicha barra Si un grupo externo (GPU) estaacute energizando una barra y si el APU o un generador de motor se conecta a dicha barra el GPU se desconectaraacute de la barra y el generador se haraacute cargo de ella
Si se desconecta un generador por alguna razon que no sea una falla en la GEN BUS a su cargo el generador restante se haraacute cargo de dicha barra a traveacutes del relay AC CROSSTIE Si un generador queda inoperativo debido a una falla en su GEN BUS o por proteccioacuten diferencial el relay AC CROSSTIE permaneceraacute abierto aislando la barra del resto del sistema las cargas de dicha barra permaneceraacuten desenergizadas hasta que el problema en la barra sea resuelto Las cargas en el generador restante no se veraacuten afectadas
Distribuicioacuten de Corriente Continua (DC)
La distribuicioacuten de corriente DC es similar a la de AC funcionando en forma separada el lado derecho del izquierdo El sistema de DC tiene un relay DC CROSSTIE que es manual para el caso de la falla de cualquiera de los lados Ademaacutes de los sistemas derecho e izquierdo tambieacuten se suministra corriente DC mediante la bateriacutea En el sistema de DC izquierdo la energiacutea es suministrada por dos TRs conectadas a la L AC BUS En el sistema de DC derecho la energiacutea es suministrada tambieacuten por dos TRs pero una conectada a la R AC BUS y las otra a la GroundService Bus Cuando el avioacuten estaacute en tierra y solamente estaacute
energizada la GroundService Bus directamente desde el APU o desde un GPU la TR1 derecha es aislada y solamente la TR2 derecha suministra energiacutea a la DC TRANSFER BUS El DC CROSSTIE no es automaacutetico y debe ser abierto o cerrado manualmente Ademaacutes de dar energiacutea a sus barras respectivas las TR dan energiacutea a la EMERGENCY DC BUS y a la DC TRANSFER BUS
La bateriacutea suministra 28V a las BATTERY DIRECT BUS (sin importar la posicioacuten del switch de bateriacutea) y cuando el switch de bateriacutea estaacute en ON a la BATTERY BUS La bateriacutea estaacute conectada a la DC TRANSFER BUS cuando las barras derecha e izquierda no estaacute energizadas excepto que se esteacute usando la GroundService Bus Cuando el switch de EMERGENCY POWER es puesto en ON la bateriacutea es conectada a la EMERGENCY DC BUS y es desconectada del cargador de bateriacutea
Cargador de Bateriacutea
El cargador de bateriacutea puede cargarla cuando la GroundService Bus estaacute energizada y el switch de bateriacutea estaacute en ON Cuando la bateriacutea estaacute completamente cargada el cargador estaraacute en un modo pulsante Si la bateriacutea tiene poca carga el amperiacutemetro puede inicialmente oscilar pero debe estabilizarse dentro de los 4 seg en una corriente constante de aprox 40 amp y pasar al modo pulsante una vez que estaacute cargada Los intervalos de los pulsos pueden variar de 5 seg a 30 min
Suministro de Electricidad de Emergencia
Durante la operacioacuten normal la EMERGENCY AC BUS recibe corriente de una fase de la LEFT AC BUS y la EMERGENCY DC BUS recibe corriente de la LEFT DC BUS Si se pierde energiacutea de la LEFT GENERATOR BUS haraacute transferir el suministro de la EMERGENCY AC BUS a la RIGHT AC BUS y la EMERGENCY DC BUS a la RIGHT DC BUS
En caso de una peacuterdida completa de energiacutea la bateriacutea proveeraacute corriente a ambas EMERGENCY BUS cuando el switch de EMERGENCY POWER estaacute en ON La EMERGENCY DC BUS se alimentaraacute de la BATTERY DIRECT BUS que a su vez alimentaraacute al inversor de emergencia para proveer energiacutea al equipamiento esencial por aproximadamente 30 minutos Cuando EMERGENCY POWER estaacute en ON el cargador de bateriacutea no estaacute disponible
Panel de Control
Switch LR CSD DISCONNECT
DISC (momentaneamente) desconecta la CSD del eje del motor
NORM posicioacuten normal del switch bajo guarda roja
Indicador AC VOLTS Indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador FREQUENCY CPS Indica la frecuencia de salida de los generadores o del grupo externo en ciclos por seg
Selector del Voltiacutemetro
LR muestra el voltaje de AC en el indicador AC VOLTS y frecuencia en el indicador FREQUENCY CPS Tambieacuten muestra el voltaje de la DC BUS en el indicacador DC VOLTS
BATT VOLT muestra el voltaje de la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
BATT AMP muestra la corriente en amperes a o desde la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
Indicador AC VOLTS indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador DC VOLTS AMPS indica la carga o descarga de la bateriacutea voltaje de la bateriacutea o voltaje de la DC BUS selectada
Indicadores AC LOAD (L APU R) Indica la carga que cada generador entrega al sistema eleacutectrico Indica de 0 a 15 siendo 1 el 100 de la carga que el generador puede entregar
Switch LR GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
OFF desconecta el generador de su GENERATOR BUS
ON (posicioacuten normal) conecta el generador al sistema eleacutectrico si todas las protecciones del sistema son satisfechas
Switch APU GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
NORM operacioacuten normal
Botoacuten CSD TEMP cuando es presionado muestra el incremento de temperatura del aceite de la CSD (temp de salida menos temp de entrada) en la escala exterior del indicador de temperatura de aceite de la CSD
Indicador de temperatura de aceite de la CSD (LR) muestra la temperatura del aceite de la CSD a la salida de esta o el aumento de temperatura del aceite a traveacutes de la CSD
Switches LR APU BUS
OFF remueve la energiacutea del APU de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del APU a la barra respectiva
Switches LR EXT PWR
OFF remueve la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
Switch AC BUS X TIE
OPEN abre el relay AC CROSSTIE aislando los sistemas eleacutectricos derecho e izquierdo Evita que se cierre el relay si estaacute abierto
AUTO posicioacuten de operacioacuten normal El relay AC CROSSTIE opera automaacuteticamente
Luz APU PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del APU estaacute disponible
LUZ EXT PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del grupo externo estaacute disponible
Switch BATT
OFF desconecta la bateriacutea de la BATTERY BUS del cargador de bateriacutea y de la DC TRANSFER BUS
ON conecta la bateriacutea a la BATTERY BUS al cargador de bateriacutea y a la DC TRANSFER BUS
Selector EMER PWR
OFF desconecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea de emergencia
ON conecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea AC y DC La energiacutea a la EMERGENCY DC BUS es ahora suminstrada por la BATTERY DIRECT BUS y a la EMERGENCY AC BUS a traveacutes de un inversor que es alimentado por la BATTERY DIRECT BUS
Indicadores DC LOAD indica la carga que el transfo-rectificador respectivo estaacute entregando al sistema de DC Una carga de 1 significa un 100 de la carga que la TR puede entregar
Switch DC BUS X TIE
CLOSE conecta a las DC BUS derecha e izquierda permitiendo cualquier combinacioacuten de TR para alimentar ambas DC BUSES
OPEN posicioacuten normal Aisla los sistemas izquierdo y derecho
Subsistema electroacutenico
Entendemos por sistema electroacutenico a un conjunto de dispositivos que se ubican dentro del campo de la ingenieriacutea y la fiacutesica y que se encargan de la aplicacioacuten de los circuitos electroacutenicos cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para generar recibir transmitir y almacenar informacioacuten
Los sistemas electroacutenicos procesan la informacioacuten que les llega a sus entradas En general la informacioacuten que llega a estas entradas proviene de magnitudes fiacutesicas del mundo real en el que vivimos Estas magnitudes son temperatura presioacuten longitud velocidad tensioacuten intensidad etc que tienen un caraacutecter continuo o analoacutegico La utilizacioacuten de alguna de estas magnitudes dependeraacute de la aplicacioacuten especiacutefica para la que esteacute disentildeando mi sistema electroacutenico
El avioacuten utiliza sistemas electroacutenicos en la cabina de vueloUn sistema electroacutenico de instrumentos de vuelo o EFIS por sus siglas en ingleacutes (Electroacutenica Flight InstrumentSystem)[] es un sistema de instrumentos de la cabina de vuelo en el que la tecnologiacutea de visualizacioacuten utilizado es electroacutenica en lugar de electromecaacutenica Un EFIS normalmente consta de una pantalla principal de vuelo (PFD) pantallas multifuncioacuten (MFD) y una pantalla para el sistema de indicacioacuten de motor y aviso a la tripulacioacuten (EICAS) A pesar de que los monitores tubo de rayos catoacutedicos (CRT) se utilizaron en un principio las pantallas de cristal liacutequido (LCD) son ahora maacutes comunes
Las posibles aplicaciones de sistemas EFIS variacutean mucho Un avioacuten ligero puede ser equipada con una unidad de pantalla en la que se muestran los datos de vuelo y de navegacioacuten Un avioacuten de fuselaje ancho es probable que tenga seis o maacutes pantallas de presentacioacuten
Una instalacioacuten EFIS tendraacute los siguientes componentes
Pantallas de presentacioacuten Controles Procesadores de datos
Un EFIS baacutesicos podriacutean tener todos estos componentes una sola pantalla con pocos controles el panel
Primary Flight Display (PFD)
En la cabina de vuelo las pantallas de presentacioacuten son las partes maacutes visibles de un sistema EFIS y son sus caracteriacutesticas las que le dan lugar al nombre de Cabina de Cristal La pantalla de presentacioacuten que toma el lugar del ADI se llama pantalla principal de vuelo Primary Flight Display PFD) Si una pantalla separada sustituye a la HSI se llama pantalla de navegacioacuten El PFD muestra toda la informacioacuten criacutetica para el vuelo incluida
la velocidad aerodinaacutemica altitud rumbo actitud velocidad vertical y guintildeada La PFD estaacute disentildeado para mejorar la conciencia de la situacioacuten de un piloto mediante la integracioacuten de esta informacioacuten en una sola pantalla en lugar de seis diferentes instrumentos analoacutegicos reduciendo la cantidad de tiempo necesario para controlar los instrumentos Los nombres de laquoElectronicAttitude Directorraquo y laquoElectronic Horizontal SituationIndicatorraquo son utilizados por algunos fabricantes Sin embargo una ADI simulada es soacutelo la pieza central de la PFD La informacioacuten adicional estaacute superpuesta a ambas y dispuestos alrededor del graacutefico
Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
El MFD (Multi-FunctionDisplay) muestra la navegacioacuten y la informacioacuten en tiempo real de muacuteltiples sistemas Las pantallas multifuncionales con frecuencia se idearon como laquocartas centralizadasraquo o laquocartas digitalesraquo donde las tripulaciones pueden superponer informaciones diferentes sobre un mapa o un graacutefico Ejemplos de informacioacuten de superposicioacuten MFD incluir plan de ruta actual de la aeronave informacioacuten del tiempo provista en el radar de a bordo o bien por los radares meteoroloacutegicos en tierra por ejemplo NEXRAD el espacio aeacutereo restringido y el traacutefico de aeronaves Los equipos multifuncionales tambieacuten puede ser usado para ver otros tipos de recubrimiento de los datos (por ejemplo el plan de ruta actual) y se calcula superposicioacuten de datos de tipo por ejemplo el deslizamiento de radio de la aeronave dada la situacioacuten actual sobre el terreno los vientos y la velocidad de la aeronave y de altitud
Las pantallas multifuncionales tambieacuten puede mostrar informacioacuten acerca de los sistemas de aeronaves tales como el combustible y los sistemas eleacutectricos Al igual que con la PFD el MFD se puede cambiar el color o la forma de los datos para alertar a la tripulacioacuten a situaciones peligrosas Electroacutenica centralizada de seguimiento de aeronaves (ECAM)
Transponders
Los lsquotranspondersrsquo son sistemas de comunicacioacuten y control que respondenautomaacuteticamente cuando reciben un mensaje o sentildeal El teacutermino proviene de la contraccioacuten de la palabra transmitor y responderRecepcioacuten amplificacioacuten y remisioacuten enuna banda distinta de una sentildeal (estos transpondendores se utilizan en comunicaciones espaciales para adaptar la sentildeal sateacutelite entrantesaliente a la frecuencia de los equiposen banda base)Respuesta automaacutetica de un mensaje (predeterminado o no) a larecepcioacuten de una sentildeal concreta de interrogacioacuten (estos transpondedores se utilizan en aeronaacuteutica para sistemas de pseudo-radar)
TCAS
Un TCAS o Sistema de alerta de traacutefico y evasioacuten de colisioacuten (Trafficalert and
CollisionAvoidanceSystem) es un sistema embarcado que preveacute posibles colisiones entre
diferentes aeronaves y funciona independientemente a los servicios de traacutensito aeacutereoEl
dispositivo se compone de 3 elementos baacutesicos
ComputadorCentraliza calcula y gestiona las funciones de vigilancia rastreo deteccioacuten
maniobras evasivas y generacioacuten de avisos entre otros
AntenasDispone de dos antenas independientes a la antena del transpondedor
situadas una en la parte superior y otra en la parte inferior de la aeronave
Panel de controlInterface entre el piloto y el sistema Consta de una pantalla donde se
muestran los traacuteficos detectados (en aviones modernos este dispositivo estaacute integrado en
la pantalla de navegacioacuten conocida como glasscockpit Ademaacutes consta de botones para
seleccionar diferentes modos de funcionamiento variar el rango y diferentes opciones de
mostrar la informacioacuten
FMS (Flight Management System)
FMS ( Flight Management System)Un sistema de gestioacuten de vuelo (FMS) es una parte fundamental de la avioacutenica de un avioacuten moderno Un FMS es un sistema informaacuteticoespecial que realiza una amplia variedad de tareas durante el vuelo la reduccioacuten de la carga de trabajo de la tripulacioacuten de vuelo hasta el punto de que los aviones modernos yano llevar a los ingenieros de vuelo o navegadores Una funcioacuten principal es el vuelo de gestioacuten del plan de vuelo Uso de diferentes sensores (como el GPS y el INS) paradeterminar la posicioacuten de la aeronave el FMS puede guiar piloto automaacutetico de la aeronave a lo largo del plan de vuelo Desde la cabina del piloto el FMS es normalmentecontrolada a traveacutes de una Unidad de Control Display (CDU) que incorpora una pequentildea pantalla y el teclado El FMS enviacutea el plan de vuelo para la exhibicioacuten en el EFISnavegacioacuten de la pantalla (ND) o una pantalla multifuncioacuten (MFD)
Equipo radar meteoroloacutegico (Efecto Doppler)
Un radar meteoroloacutegico o radar meteo es un tipo de radar usado en meteorologiacutea para localizar precipitaciones calcular sustrayectorias y estimar sus tipos (lluvia nieve granizo etc) Ademaacutes los datos tridimensionales pueden analizarse para extraer la estructura de las tormentas y supotencial de trayectoria y de dantildeo Finalmente los ecos de precipitaciones y de atmoacutesfera clara del radar El radar meteo permite estimar la direccioacuten y velocidad del viento en laszonas bajas de la atmosfera
Sistema radar
El radar (RAdioDetection And Ranging ldquodeteccioacuten y medicioacuten de distancias por radiordquo) es un sistema que usa ondas electromagneacuteticas para medir distanciasaltitudes direcciones y velocidades de objetos estaacuteticos o moacuteviles como aeronaves barcos vehiacuteculos motorizados formaciones meteoroloacutegicas y el propio terreno Sufuncionamiento se basa en emitir un impulso de radio que se refleja en el objetivo y se recibe tiacutepicamente en la misma posicioacuten del emisor A partir de este eco se puedeextraer gran cantidad de
informacioacuten El uso de ondas electromagneacuteticas permite detectarobjetos maacutes allaacute desde el tipo de emisioacuten (luz calor)
Ejemplo de una cabina de vuelo
Panorama general
El Baron G58 lo transporta de manera segura en una cabina de vuelo completamente
integrada que exhibe grandes voluacutemenes de informacioacuten en una pantalla simple e
intuitiva
Debido a que un vuelo sin inconvenientes comienza con una ingeniosa cabina de vuelo
la aeronave de uacuteltima generacioacuten Baron G58 ahora tiene incluido como base un sistema
completamente integrado de pantalla electroacutenica de vuelo Garmin G1000reg Sus
caracteriacutesticas incluyen dos monitores LCD de alta resolucioacuten estaacutendares de 104 pulgadas
que muestran instrumentos de vuelo mapas moacuteviles y datos de navegacioacuten e
identificacioacuten Esta tecnologiacutea de vanguardia reduce la carga de trabajo del piloto y ayuda
ampliamente a tener conciencia de las situaciones para garantizar un vuelo seguro
El panel de instrumentos del Baron es claro y estaacute organizado de manera loacutegica La carga
de trabajo en la cabina de pilotos se disminuye porque hay un tablero de interruptores
codificados por colores que agrupan cada sistema
La cabina de vuelo tambieacuten es increiacuteblemente funcional El sistema de piloto automaacutetico
GFC 700 completamente integrado utiliza los datos generados por el panel G1000 para
mejorar el rendimiento general del vuelo La informacioacuten de vuelo el rendimiento del
motor la navegacioacuten graacutefica y el nuevo sistema de radar se encuentran al alcance de sus
manos Con tanta innovacioacuten es hora de enfrentar la verdad Es la aeronave alternante
bimotor de mayor nivel en el mundo
Caracteriacutesticas
Primary Flight Display (PFD)
Multi-FunctionDisplay (MFD)
Piloto automaacutetico GFC 700 integrado de Garmin
Altitude and Heading Reference System (AHRS)
ADC
Receptores WAAS GPS duales con LPV Approach Capability
Mode ldquoSrdquo Transponder con identificacioacuten de vuelo y Servicio de informacioacuten de
traacutefico (TIS)
Sistema de audiobalizas digitalanaacutelogo
Indicacioacuten del motor en PFD y MFD en modo de reversioacuten
XM Radio y radar de climas satelital a color GWX 68 con exploracioacuten seleccionable
Terrain Awareness Warning System (TAWS-B)
Barometric Vertical Navigation (VNAV)
Interpretacioacuten de diagramas
Funcionamiento
El EFIS proporciona a la tripulacioacuten la informacioacuten necesaria para
A) Control de la aeronaveB) Navegacioacuten
Funciones del EFIS
bull Adquisicioacuten de datosbull Proceso de datosbull Presentacioacuten de los datos
La adquisicioacuten y proceso de datos es realizado por los DMC y la presentacioacuten en el PFD y el NDExisten 3 DMC y son iguales e intercambiables Estos DMC estaacuten divididos en 4 partes
bull Adquisicioacuten de datosbull Canal de procesos de datos del PFDbull Canal de procesos de datos del NDbull Canal de procesos de datos del PECAMLos datos de los sistemas del avioacuten le llegan en ARINC 429 y los datos del radar meteoroloacutegico en Arinc453 (liacutenea de alta velocidad)El Panel de Control del EFIS se une a los DCM mediante ARINC 429
Consta de dos pantallas el PFD y el ND
Las Indicaciones del PFD son
Existen dos Controles del PFD uno para el capitaacuten y otro para el copiloto y constan debull Ventana de referencia baromeacutetricabull Selectores de referencia baromeacutetricabull Pulsador ILSbull Pulsador FD OFF
Se puede elegir distintas presentaciones seguacuten el modo utilizando el mando del NDbull ROSE
1048707LS Muestra las desviaciones del sistema de aterrizaje1048707VOR Muestra las indicaciones de desviacioacuten del VOR y del Radial de VOR1048707NAV Posicioacuten horizontal del avioacuten respecto al plan de vuelo
bull ARC Presenta la desviacioacuten del plan de vuelo en un diagrama de 90o
bull PLAN Mapa orientado al norte verdadero Estaacute centrado en uno de los puntos del plan deVuelobull ENGINE Principales paraacutemetros del motor
En caso de fallo en alguna pantalla del EFIS la imagen del PFD prevalece sobre el NDY del mismo modo cuando se produce un fallo en alguacuten DMC podemos conectar el DMC 3 para reemplazarlo
EFIS NDEHSI
La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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El sistema de corriente AC estaacute dividido en dos sistemas separados independientes el uno del otro pero con posibilidad de interconexioacuten (crosstie) Los generadores derecho e izquierdo suministran energiacutea directamente a su barra de generador respectiva para luego ser distribuiacuteda a los sistemas respectivos La energiacutea del APU puede ser suminitrada a una barra de generador en particular o a ambas o directamente a la barra de servicio en tierra (GroundService Bus) cuando solamente se requiere energiacutea para el servicio del avioacuten (luz en cabina de pax servicio de bantildeos limpieza etc)
Las barras de generador (GEN BUSES) suministran energiacutea trifaacutesica hacia cargas pesadas como la energiacutea a los galleys y ventiladores de enfriamiento Cada barra de generador le suministra energiacutea a sus barras de AC subordinadas (AC Buses) las AC Buses suministran energiacutea trifaacutesica pero para cargas pequentildeas como las bombas de combustible TRs circuitos de AC que requieren solamente una faseLaGroundService Bus provee energiacutea a aquellos circuitos que son requeridos en tierra para el servicio del avioacuten sin tener que energizar el resto de los sistemas La energiacutea para esta barra es provista directamente por un grupo eleacutectrico de tierra o por el generador del APU si la barra de generador derecho no estaacute energizada
La GroundService Bus brinda energiacutea al cargador de bateriacutea y a la TR derecha nro 2 Cuando la barra de generador derecho (RIGHT GEN BUS) estaacute energizada la GroundService Bus funciona como parte del sistema de distribucioacuten de corriente AC recibiendo energiacutea directamente de la RIGHT GEN BUSSi se desea en tierra todo el sistema eleacutectrico puede ser energizado mediante un grupo eleacutectrico de tierra
Hay un control de prioridades en la distrubucioacuten de la corriente AC Este es si el APU energiza a una barra y un generador de motor es conectado a la barra el generador del APU se desconectaraacute automaacuteticamente de dicha barra Si un grupo externo (GPU) estaacute energizando una barra y si el APU o un generador de motor se conecta a dicha barra el GPU se desconectaraacute de la barra y el generador se haraacute cargo de ella
Si se desconecta un generador por alguna razon que no sea una falla en la GEN BUS a su cargo el generador restante se haraacute cargo de dicha barra a traveacutes del relay AC CROSSTIE Si un generador queda inoperativo debido a una falla en su GEN BUS o por proteccioacuten diferencial el relay AC CROSSTIE permaneceraacute abierto aislando la barra del resto del sistema las cargas de dicha barra permaneceraacuten desenergizadas hasta que el problema en la barra sea resuelto Las cargas en el generador restante no se veraacuten afectadas
Distribuicioacuten de Corriente Continua (DC)
La distribuicioacuten de corriente DC es similar a la de AC funcionando en forma separada el lado derecho del izquierdo El sistema de DC tiene un relay DC CROSSTIE que es manual para el caso de la falla de cualquiera de los lados Ademaacutes de los sistemas derecho e izquierdo tambieacuten se suministra corriente DC mediante la bateriacutea En el sistema de DC izquierdo la energiacutea es suministrada por dos TRs conectadas a la L AC BUS En el sistema de DC derecho la energiacutea es suministrada tambieacuten por dos TRs pero una conectada a la R AC BUS y las otra a la GroundService Bus Cuando el avioacuten estaacute en tierra y solamente estaacute
energizada la GroundService Bus directamente desde el APU o desde un GPU la TR1 derecha es aislada y solamente la TR2 derecha suministra energiacutea a la DC TRANSFER BUS El DC CROSSTIE no es automaacutetico y debe ser abierto o cerrado manualmente Ademaacutes de dar energiacutea a sus barras respectivas las TR dan energiacutea a la EMERGENCY DC BUS y a la DC TRANSFER BUS
La bateriacutea suministra 28V a las BATTERY DIRECT BUS (sin importar la posicioacuten del switch de bateriacutea) y cuando el switch de bateriacutea estaacute en ON a la BATTERY BUS La bateriacutea estaacute conectada a la DC TRANSFER BUS cuando las barras derecha e izquierda no estaacute energizadas excepto que se esteacute usando la GroundService Bus Cuando el switch de EMERGENCY POWER es puesto en ON la bateriacutea es conectada a la EMERGENCY DC BUS y es desconectada del cargador de bateriacutea
Cargador de Bateriacutea
El cargador de bateriacutea puede cargarla cuando la GroundService Bus estaacute energizada y el switch de bateriacutea estaacute en ON Cuando la bateriacutea estaacute completamente cargada el cargador estaraacute en un modo pulsante Si la bateriacutea tiene poca carga el amperiacutemetro puede inicialmente oscilar pero debe estabilizarse dentro de los 4 seg en una corriente constante de aprox 40 amp y pasar al modo pulsante una vez que estaacute cargada Los intervalos de los pulsos pueden variar de 5 seg a 30 min
Suministro de Electricidad de Emergencia
Durante la operacioacuten normal la EMERGENCY AC BUS recibe corriente de una fase de la LEFT AC BUS y la EMERGENCY DC BUS recibe corriente de la LEFT DC BUS Si se pierde energiacutea de la LEFT GENERATOR BUS haraacute transferir el suministro de la EMERGENCY AC BUS a la RIGHT AC BUS y la EMERGENCY DC BUS a la RIGHT DC BUS
En caso de una peacuterdida completa de energiacutea la bateriacutea proveeraacute corriente a ambas EMERGENCY BUS cuando el switch de EMERGENCY POWER estaacute en ON La EMERGENCY DC BUS se alimentaraacute de la BATTERY DIRECT BUS que a su vez alimentaraacute al inversor de emergencia para proveer energiacutea al equipamiento esencial por aproximadamente 30 minutos Cuando EMERGENCY POWER estaacute en ON el cargador de bateriacutea no estaacute disponible
Panel de Control
Switch LR CSD DISCONNECT
DISC (momentaneamente) desconecta la CSD del eje del motor
NORM posicioacuten normal del switch bajo guarda roja
Indicador AC VOLTS Indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador FREQUENCY CPS Indica la frecuencia de salida de los generadores o del grupo externo en ciclos por seg
Selector del Voltiacutemetro
LR muestra el voltaje de AC en el indicador AC VOLTS y frecuencia en el indicador FREQUENCY CPS Tambieacuten muestra el voltaje de la DC BUS en el indicacador DC VOLTS
BATT VOLT muestra el voltaje de la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
BATT AMP muestra la corriente en amperes a o desde la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
Indicador AC VOLTS indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador DC VOLTS AMPS indica la carga o descarga de la bateriacutea voltaje de la bateriacutea o voltaje de la DC BUS selectada
Indicadores AC LOAD (L APU R) Indica la carga que cada generador entrega al sistema eleacutectrico Indica de 0 a 15 siendo 1 el 100 de la carga que el generador puede entregar
Switch LR GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
OFF desconecta el generador de su GENERATOR BUS
ON (posicioacuten normal) conecta el generador al sistema eleacutectrico si todas las protecciones del sistema son satisfechas
Switch APU GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
NORM operacioacuten normal
Botoacuten CSD TEMP cuando es presionado muestra el incremento de temperatura del aceite de la CSD (temp de salida menos temp de entrada) en la escala exterior del indicador de temperatura de aceite de la CSD
Indicador de temperatura de aceite de la CSD (LR) muestra la temperatura del aceite de la CSD a la salida de esta o el aumento de temperatura del aceite a traveacutes de la CSD
Switches LR APU BUS
OFF remueve la energiacutea del APU de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del APU a la barra respectiva
Switches LR EXT PWR
OFF remueve la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
Switch AC BUS X TIE
OPEN abre el relay AC CROSSTIE aislando los sistemas eleacutectricos derecho e izquierdo Evita que se cierre el relay si estaacute abierto
AUTO posicioacuten de operacioacuten normal El relay AC CROSSTIE opera automaacuteticamente
Luz APU PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del APU estaacute disponible
LUZ EXT PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del grupo externo estaacute disponible
Switch BATT
OFF desconecta la bateriacutea de la BATTERY BUS del cargador de bateriacutea y de la DC TRANSFER BUS
ON conecta la bateriacutea a la BATTERY BUS al cargador de bateriacutea y a la DC TRANSFER BUS
Selector EMER PWR
OFF desconecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea de emergencia
ON conecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea AC y DC La energiacutea a la EMERGENCY DC BUS es ahora suminstrada por la BATTERY DIRECT BUS y a la EMERGENCY AC BUS a traveacutes de un inversor que es alimentado por la BATTERY DIRECT BUS
Indicadores DC LOAD indica la carga que el transfo-rectificador respectivo estaacute entregando al sistema de DC Una carga de 1 significa un 100 de la carga que la TR puede entregar
Switch DC BUS X TIE
CLOSE conecta a las DC BUS derecha e izquierda permitiendo cualquier combinacioacuten de TR para alimentar ambas DC BUSES
OPEN posicioacuten normal Aisla los sistemas izquierdo y derecho
Subsistema electroacutenico
Entendemos por sistema electroacutenico a un conjunto de dispositivos que se ubican dentro del campo de la ingenieriacutea y la fiacutesica y que se encargan de la aplicacioacuten de los circuitos electroacutenicos cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para generar recibir transmitir y almacenar informacioacuten
Los sistemas electroacutenicos procesan la informacioacuten que les llega a sus entradas En general la informacioacuten que llega a estas entradas proviene de magnitudes fiacutesicas del mundo real en el que vivimos Estas magnitudes son temperatura presioacuten longitud velocidad tensioacuten intensidad etc que tienen un caraacutecter continuo o analoacutegico La utilizacioacuten de alguna de estas magnitudes dependeraacute de la aplicacioacuten especiacutefica para la que esteacute disentildeando mi sistema electroacutenico
El avioacuten utiliza sistemas electroacutenicos en la cabina de vueloUn sistema electroacutenico de instrumentos de vuelo o EFIS por sus siglas en ingleacutes (Electroacutenica Flight InstrumentSystem)[] es un sistema de instrumentos de la cabina de vuelo en el que la tecnologiacutea de visualizacioacuten utilizado es electroacutenica en lugar de electromecaacutenica Un EFIS normalmente consta de una pantalla principal de vuelo (PFD) pantallas multifuncioacuten (MFD) y una pantalla para el sistema de indicacioacuten de motor y aviso a la tripulacioacuten (EICAS) A pesar de que los monitores tubo de rayos catoacutedicos (CRT) se utilizaron en un principio las pantallas de cristal liacutequido (LCD) son ahora maacutes comunes
Las posibles aplicaciones de sistemas EFIS variacutean mucho Un avioacuten ligero puede ser equipada con una unidad de pantalla en la que se muestran los datos de vuelo y de navegacioacuten Un avioacuten de fuselaje ancho es probable que tenga seis o maacutes pantallas de presentacioacuten
Una instalacioacuten EFIS tendraacute los siguientes componentes
Pantallas de presentacioacuten Controles Procesadores de datos
Un EFIS baacutesicos podriacutean tener todos estos componentes una sola pantalla con pocos controles el panel
Primary Flight Display (PFD)
En la cabina de vuelo las pantallas de presentacioacuten son las partes maacutes visibles de un sistema EFIS y son sus caracteriacutesticas las que le dan lugar al nombre de Cabina de Cristal La pantalla de presentacioacuten que toma el lugar del ADI se llama pantalla principal de vuelo Primary Flight Display PFD) Si una pantalla separada sustituye a la HSI se llama pantalla de navegacioacuten El PFD muestra toda la informacioacuten criacutetica para el vuelo incluida
la velocidad aerodinaacutemica altitud rumbo actitud velocidad vertical y guintildeada La PFD estaacute disentildeado para mejorar la conciencia de la situacioacuten de un piloto mediante la integracioacuten de esta informacioacuten en una sola pantalla en lugar de seis diferentes instrumentos analoacutegicos reduciendo la cantidad de tiempo necesario para controlar los instrumentos Los nombres de laquoElectronicAttitude Directorraquo y laquoElectronic Horizontal SituationIndicatorraquo son utilizados por algunos fabricantes Sin embargo una ADI simulada es soacutelo la pieza central de la PFD La informacioacuten adicional estaacute superpuesta a ambas y dispuestos alrededor del graacutefico
Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
El MFD (Multi-FunctionDisplay) muestra la navegacioacuten y la informacioacuten en tiempo real de muacuteltiples sistemas Las pantallas multifuncionales con frecuencia se idearon como laquocartas centralizadasraquo o laquocartas digitalesraquo donde las tripulaciones pueden superponer informaciones diferentes sobre un mapa o un graacutefico Ejemplos de informacioacuten de superposicioacuten MFD incluir plan de ruta actual de la aeronave informacioacuten del tiempo provista en el radar de a bordo o bien por los radares meteoroloacutegicos en tierra por ejemplo NEXRAD el espacio aeacutereo restringido y el traacutefico de aeronaves Los equipos multifuncionales tambieacuten puede ser usado para ver otros tipos de recubrimiento de los datos (por ejemplo el plan de ruta actual) y se calcula superposicioacuten de datos de tipo por ejemplo el deslizamiento de radio de la aeronave dada la situacioacuten actual sobre el terreno los vientos y la velocidad de la aeronave y de altitud
Las pantallas multifuncionales tambieacuten puede mostrar informacioacuten acerca de los sistemas de aeronaves tales como el combustible y los sistemas eleacutectricos Al igual que con la PFD el MFD se puede cambiar el color o la forma de los datos para alertar a la tripulacioacuten a situaciones peligrosas Electroacutenica centralizada de seguimiento de aeronaves (ECAM)
Transponders
Los lsquotranspondersrsquo son sistemas de comunicacioacuten y control que respondenautomaacuteticamente cuando reciben un mensaje o sentildeal El teacutermino proviene de la contraccioacuten de la palabra transmitor y responderRecepcioacuten amplificacioacuten y remisioacuten enuna banda distinta de una sentildeal (estos transpondendores se utilizan en comunicaciones espaciales para adaptar la sentildeal sateacutelite entrantesaliente a la frecuencia de los equiposen banda base)Respuesta automaacutetica de un mensaje (predeterminado o no) a larecepcioacuten de una sentildeal concreta de interrogacioacuten (estos transpondedores se utilizan en aeronaacuteutica para sistemas de pseudo-radar)
TCAS
Un TCAS o Sistema de alerta de traacutefico y evasioacuten de colisioacuten (Trafficalert and
CollisionAvoidanceSystem) es un sistema embarcado que preveacute posibles colisiones entre
diferentes aeronaves y funciona independientemente a los servicios de traacutensito aeacutereoEl
dispositivo se compone de 3 elementos baacutesicos
ComputadorCentraliza calcula y gestiona las funciones de vigilancia rastreo deteccioacuten
maniobras evasivas y generacioacuten de avisos entre otros
AntenasDispone de dos antenas independientes a la antena del transpondedor
situadas una en la parte superior y otra en la parte inferior de la aeronave
Panel de controlInterface entre el piloto y el sistema Consta de una pantalla donde se
muestran los traacuteficos detectados (en aviones modernos este dispositivo estaacute integrado en
la pantalla de navegacioacuten conocida como glasscockpit Ademaacutes consta de botones para
seleccionar diferentes modos de funcionamiento variar el rango y diferentes opciones de
mostrar la informacioacuten
FMS (Flight Management System)
FMS ( Flight Management System)Un sistema de gestioacuten de vuelo (FMS) es una parte fundamental de la avioacutenica de un avioacuten moderno Un FMS es un sistema informaacuteticoespecial que realiza una amplia variedad de tareas durante el vuelo la reduccioacuten de la carga de trabajo de la tripulacioacuten de vuelo hasta el punto de que los aviones modernos yano llevar a los ingenieros de vuelo o navegadores Una funcioacuten principal es el vuelo de gestioacuten del plan de vuelo Uso de diferentes sensores (como el GPS y el INS) paradeterminar la posicioacuten de la aeronave el FMS puede guiar piloto automaacutetico de la aeronave a lo largo del plan de vuelo Desde la cabina del piloto el FMS es normalmentecontrolada a traveacutes de una Unidad de Control Display (CDU) que incorpora una pequentildea pantalla y el teclado El FMS enviacutea el plan de vuelo para la exhibicioacuten en el EFISnavegacioacuten de la pantalla (ND) o una pantalla multifuncioacuten (MFD)
Equipo radar meteoroloacutegico (Efecto Doppler)
Un radar meteoroloacutegico o radar meteo es un tipo de radar usado en meteorologiacutea para localizar precipitaciones calcular sustrayectorias y estimar sus tipos (lluvia nieve granizo etc) Ademaacutes los datos tridimensionales pueden analizarse para extraer la estructura de las tormentas y supotencial de trayectoria y de dantildeo Finalmente los ecos de precipitaciones y de atmoacutesfera clara del radar El radar meteo permite estimar la direccioacuten y velocidad del viento en laszonas bajas de la atmosfera
Sistema radar
El radar (RAdioDetection And Ranging ldquodeteccioacuten y medicioacuten de distancias por radiordquo) es un sistema que usa ondas electromagneacuteticas para medir distanciasaltitudes direcciones y velocidades de objetos estaacuteticos o moacuteviles como aeronaves barcos vehiacuteculos motorizados formaciones meteoroloacutegicas y el propio terreno Sufuncionamiento se basa en emitir un impulso de radio que se refleja en el objetivo y se recibe tiacutepicamente en la misma posicioacuten del emisor A partir de este eco se puedeextraer gran cantidad de
informacioacuten El uso de ondas electromagneacuteticas permite detectarobjetos maacutes allaacute desde el tipo de emisioacuten (luz calor)
Ejemplo de una cabina de vuelo
Panorama general
El Baron G58 lo transporta de manera segura en una cabina de vuelo completamente
integrada que exhibe grandes voluacutemenes de informacioacuten en una pantalla simple e
intuitiva
Debido a que un vuelo sin inconvenientes comienza con una ingeniosa cabina de vuelo
la aeronave de uacuteltima generacioacuten Baron G58 ahora tiene incluido como base un sistema
completamente integrado de pantalla electroacutenica de vuelo Garmin G1000reg Sus
caracteriacutesticas incluyen dos monitores LCD de alta resolucioacuten estaacutendares de 104 pulgadas
que muestran instrumentos de vuelo mapas moacuteviles y datos de navegacioacuten e
identificacioacuten Esta tecnologiacutea de vanguardia reduce la carga de trabajo del piloto y ayuda
ampliamente a tener conciencia de las situaciones para garantizar un vuelo seguro
El panel de instrumentos del Baron es claro y estaacute organizado de manera loacutegica La carga
de trabajo en la cabina de pilotos se disminuye porque hay un tablero de interruptores
codificados por colores que agrupan cada sistema
La cabina de vuelo tambieacuten es increiacuteblemente funcional El sistema de piloto automaacutetico
GFC 700 completamente integrado utiliza los datos generados por el panel G1000 para
mejorar el rendimiento general del vuelo La informacioacuten de vuelo el rendimiento del
motor la navegacioacuten graacutefica y el nuevo sistema de radar se encuentran al alcance de sus
manos Con tanta innovacioacuten es hora de enfrentar la verdad Es la aeronave alternante
bimotor de mayor nivel en el mundo
Caracteriacutesticas
Primary Flight Display (PFD)
Multi-FunctionDisplay (MFD)
Piloto automaacutetico GFC 700 integrado de Garmin
Altitude and Heading Reference System (AHRS)
ADC
Receptores WAAS GPS duales con LPV Approach Capability
Mode ldquoSrdquo Transponder con identificacioacuten de vuelo y Servicio de informacioacuten de
traacutefico (TIS)
Sistema de audiobalizas digitalanaacutelogo
Indicacioacuten del motor en PFD y MFD en modo de reversioacuten
XM Radio y radar de climas satelital a color GWX 68 con exploracioacuten seleccionable
Terrain Awareness Warning System (TAWS-B)
Barometric Vertical Navigation (VNAV)
Interpretacioacuten de diagramas
Funcionamiento
El EFIS proporciona a la tripulacioacuten la informacioacuten necesaria para
A) Control de la aeronaveB) Navegacioacuten
Funciones del EFIS
bull Adquisicioacuten de datosbull Proceso de datosbull Presentacioacuten de los datos
La adquisicioacuten y proceso de datos es realizado por los DMC y la presentacioacuten en el PFD y el NDExisten 3 DMC y son iguales e intercambiables Estos DMC estaacuten divididos en 4 partes
bull Adquisicioacuten de datosbull Canal de procesos de datos del PFDbull Canal de procesos de datos del NDbull Canal de procesos de datos del PECAMLos datos de los sistemas del avioacuten le llegan en ARINC 429 y los datos del radar meteoroloacutegico en Arinc453 (liacutenea de alta velocidad)El Panel de Control del EFIS se une a los DCM mediante ARINC 429
Consta de dos pantallas el PFD y el ND
Las Indicaciones del PFD son
Existen dos Controles del PFD uno para el capitaacuten y otro para el copiloto y constan debull Ventana de referencia baromeacutetricabull Selectores de referencia baromeacutetricabull Pulsador ILSbull Pulsador FD OFF
Se puede elegir distintas presentaciones seguacuten el modo utilizando el mando del NDbull ROSE
1048707LS Muestra las desviaciones del sistema de aterrizaje1048707VOR Muestra las indicaciones de desviacioacuten del VOR y del Radial de VOR1048707NAV Posicioacuten horizontal del avioacuten respecto al plan de vuelo
bull ARC Presenta la desviacioacuten del plan de vuelo en un diagrama de 90o
bull PLAN Mapa orientado al norte verdadero Estaacute centrado en uno de los puntos del plan deVuelobull ENGINE Principales paraacutemetros del motor
En caso de fallo en alguna pantalla del EFIS la imagen del PFD prevalece sobre el NDY del mismo modo cuando se produce un fallo en alguacuten DMC podemos conectar el DMC 3 para reemplazarlo
EFIS NDEHSI
La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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energizada la GroundService Bus directamente desde el APU o desde un GPU la TR1 derecha es aislada y solamente la TR2 derecha suministra energiacutea a la DC TRANSFER BUS El DC CROSSTIE no es automaacutetico y debe ser abierto o cerrado manualmente Ademaacutes de dar energiacutea a sus barras respectivas las TR dan energiacutea a la EMERGENCY DC BUS y a la DC TRANSFER BUS
La bateriacutea suministra 28V a las BATTERY DIRECT BUS (sin importar la posicioacuten del switch de bateriacutea) y cuando el switch de bateriacutea estaacute en ON a la BATTERY BUS La bateriacutea estaacute conectada a la DC TRANSFER BUS cuando las barras derecha e izquierda no estaacute energizadas excepto que se esteacute usando la GroundService Bus Cuando el switch de EMERGENCY POWER es puesto en ON la bateriacutea es conectada a la EMERGENCY DC BUS y es desconectada del cargador de bateriacutea
Cargador de Bateriacutea
El cargador de bateriacutea puede cargarla cuando la GroundService Bus estaacute energizada y el switch de bateriacutea estaacute en ON Cuando la bateriacutea estaacute completamente cargada el cargador estaraacute en un modo pulsante Si la bateriacutea tiene poca carga el amperiacutemetro puede inicialmente oscilar pero debe estabilizarse dentro de los 4 seg en una corriente constante de aprox 40 amp y pasar al modo pulsante una vez que estaacute cargada Los intervalos de los pulsos pueden variar de 5 seg a 30 min
Suministro de Electricidad de Emergencia
Durante la operacioacuten normal la EMERGENCY AC BUS recibe corriente de una fase de la LEFT AC BUS y la EMERGENCY DC BUS recibe corriente de la LEFT DC BUS Si se pierde energiacutea de la LEFT GENERATOR BUS haraacute transferir el suministro de la EMERGENCY AC BUS a la RIGHT AC BUS y la EMERGENCY DC BUS a la RIGHT DC BUS
En caso de una peacuterdida completa de energiacutea la bateriacutea proveeraacute corriente a ambas EMERGENCY BUS cuando el switch de EMERGENCY POWER estaacute en ON La EMERGENCY DC BUS se alimentaraacute de la BATTERY DIRECT BUS que a su vez alimentaraacute al inversor de emergencia para proveer energiacutea al equipamiento esencial por aproximadamente 30 minutos Cuando EMERGENCY POWER estaacute en ON el cargador de bateriacutea no estaacute disponible
Panel de Control
Switch LR CSD DISCONNECT
DISC (momentaneamente) desconecta la CSD del eje del motor
NORM posicioacuten normal del switch bajo guarda roja
Indicador AC VOLTS Indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador FREQUENCY CPS Indica la frecuencia de salida de los generadores o del grupo externo en ciclos por seg
Selector del Voltiacutemetro
LR muestra el voltaje de AC en el indicador AC VOLTS y frecuencia en el indicador FREQUENCY CPS Tambieacuten muestra el voltaje de la DC BUS en el indicacador DC VOLTS
BATT VOLT muestra el voltaje de la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
BATT AMP muestra la corriente en amperes a o desde la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
Indicador AC VOLTS indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador DC VOLTS AMPS indica la carga o descarga de la bateriacutea voltaje de la bateriacutea o voltaje de la DC BUS selectada
Indicadores AC LOAD (L APU R) Indica la carga que cada generador entrega al sistema eleacutectrico Indica de 0 a 15 siendo 1 el 100 de la carga que el generador puede entregar
Switch LR GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
OFF desconecta el generador de su GENERATOR BUS
ON (posicioacuten normal) conecta el generador al sistema eleacutectrico si todas las protecciones del sistema son satisfechas
Switch APU GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
NORM operacioacuten normal
Botoacuten CSD TEMP cuando es presionado muestra el incremento de temperatura del aceite de la CSD (temp de salida menos temp de entrada) en la escala exterior del indicador de temperatura de aceite de la CSD
Indicador de temperatura de aceite de la CSD (LR) muestra la temperatura del aceite de la CSD a la salida de esta o el aumento de temperatura del aceite a traveacutes de la CSD
Switches LR APU BUS
OFF remueve la energiacutea del APU de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del APU a la barra respectiva
Switches LR EXT PWR
OFF remueve la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
Switch AC BUS X TIE
OPEN abre el relay AC CROSSTIE aislando los sistemas eleacutectricos derecho e izquierdo Evita que se cierre el relay si estaacute abierto
AUTO posicioacuten de operacioacuten normal El relay AC CROSSTIE opera automaacuteticamente
Luz APU PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del APU estaacute disponible
LUZ EXT PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del grupo externo estaacute disponible
Switch BATT
OFF desconecta la bateriacutea de la BATTERY BUS del cargador de bateriacutea y de la DC TRANSFER BUS
ON conecta la bateriacutea a la BATTERY BUS al cargador de bateriacutea y a la DC TRANSFER BUS
Selector EMER PWR
OFF desconecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea de emergencia
ON conecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea AC y DC La energiacutea a la EMERGENCY DC BUS es ahora suminstrada por la BATTERY DIRECT BUS y a la EMERGENCY AC BUS a traveacutes de un inversor que es alimentado por la BATTERY DIRECT BUS
Indicadores DC LOAD indica la carga que el transfo-rectificador respectivo estaacute entregando al sistema de DC Una carga de 1 significa un 100 de la carga que la TR puede entregar
Switch DC BUS X TIE
CLOSE conecta a las DC BUS derecha e izquierda permitiendo cualquier combinacioacuten de TR para alimentar ambas DC BUSES
OPEN posicioacuten normal Aisla los sistemas izquierdo y derecho
Subsistema electroacutenico
Entendemos por sistema electroacutenico a un conjunto de dispositivos que se ubican dentro del campo de la ingenieriacutea y la fiacutesica y que se encargan de la aplicacioacuten de los circuitos electroacutenicos cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para generar recibir transmitir y almacenar informacioacuten
Los sistemas electroacutenicos procesan la informacioacuten que les llega a sus entradas En general la informacioacuten que llega a estas entradas proviene de magnitudes fiacutesicas del mundo real en el que vivimos Estas magnitudes son temperatura presioacuten longitud velocidad tensioacuten intensidad etc que tienen un caraacutecter continuo o analoacutegico La utilizacioacuten de alguna de estas magnitudes dependeraacute de la aplicacioacuten especiacutefica para la que esteacute disentildeando mi sistema electroacutenico
El avioacuten utiliza sistemas electroacutenicos en la cabina de vueloUn sistema electroacutenico de instrumentos de vuelo o EFIS por sus siglas en ingleacutes (Electroacutenica Flight InstrumentSystem)[] es un sistema de instrumentos de la cabina de vuelo en el que la tecnologiacutea de visualizacioacuten utilizado es electroacutenica en lugar de electromecaacutenica Un EFIS normalmente consta de una pantalla principal de vuelo (PFD) pantallas multifuncioacuten (MFD) y una pantalla para el sistema de indicacioacuten de motor y aviso a la tripulacioacuten (EICAS) A pesar de que los monitores tubo de rayos catoacutedicos (CRT) se utilizaron en un principio las pantallas de cristal liacutequido (LCD) son ahora maacutes comunes
Las posibles aplicaciones de sistemas EFIS variacutean mucho Un avioacuten ligero puede ser equipada con una unidad de pantalla en la que se muestran los datos de vuelo y de navegacioacuten Un avioacuten de fuselaje ancho es probable que tenga seis o maacutes pantallas de presentacioacuten
Una instalacioacuten EFIS tendraacute los siguientes componentes
Pantallas de presentacioacuten Controles Procesadores de datos
Un EFIS baacutesicos podriacutean tener todos estos componentes una sola pantalla con pocos controles el panel
Primary Flight Display (PFD)
En la cabina de vuelo las pantallas de presentacioacuten son las partes maacutes visibles de un sistema EFIS y son sus caracteriacutesticas las que le dan lugar al nombre de Cabina de Cristal La pantalla de presentacioacuten que toma el lugar del ADI se llama pantalla principal de vuelo Primary Flight Display PFD) Si una pantalla separada sustituye a la HSI se llama pantalla de navegacioacuten El PFD muestra toda la informacioacuten criacutetica para el vuelo incluida
la velocidad aerodinaacutemica altitud rumbo actitud velocidad vertical y guintildeada La PFD estaacute disentildeado para mejorar la conciencia de la situacioacuten de un piloto mediante la integracioacuten de esta informacioacuten en una sola pantalla en lugar de seis diferentes instrumentos analoacutegicos reduciendo la cantidad de tiempo necesario para controlar los instrumentos Los nombres de laquoElectronicAttitude Directorraquo y laquoElectronic Horizontal SituationIndicatorraquo son utilizados por algunos fabricantes Sin embargo una ADI simulada es soacutelo la pieza central de la PFD La informacioacuten adicional estaacute superpuesta a ambas y dispuestos alrededor del graacutefico
Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
El MFD (Multi-FunctionDisplay) muestra la navegacioacuten y la informacioacuten en tiempo real de muacuteltiples sistemas Las pantallas multifuncionales con frecuencia se idearon como laquocartas centralizadasraquo o laquocartas digitalesraquo donde las tripulaciones pueden superponer informaciones diferentes sobre un mapa o un graacutefico Ejemplos de informacioacuten de superposicioacuten MFD incluir plan de ruta actual de la aeronave informacioacuten del tiempo provista en el radar de a bordo o bien por los radares meteoroloacutegicos en tierra por ejemplo NEXRAD el espacio aeacutereo restringido y el traacutefico de aeronaves Los equipos multifuncionales tambieacuten puede ser usado para ver otros tipos de recubrimiento de los datos (por ejemplo el plan de ruta actual) y se calcula superposicioacuten de datos de tipo por ejemplo el deslizamiento de radio de la aeronave dada la situacioacuten actual sobre el terreno los vientos y la velocidad de la aeronave y de altitud
Las pantallas multifuncionales tambieacuten puede mostrar informacioacuten acerca de los sistemas de aeronaves tales como el combustible y los sistemas eleacutectricos Al igual que con la PFD el MFD se puede cambiar el color o la forma de los datos para alertar a la tripulacioacuten a situaciones peligrosas Electroacutenica centralizada de seguimiento de aeronaves (ECAM)
Transponders
Los lsquotranspondersrsquo son sistemas de comunicacioacuten y control que respondenautomaacuteticamente cuando reciben un mensaje o sentildeal El teacutermino proviene de la contraccioacuten de la palabra transmitor y responderRecepcioacuten amplificacioacuten y remisioacuten enuna banda distinta de una sentildeal (estos transpondendores se utilizan en comunicaciones espaciales para adaptar la sentildeal sateacutelite entrantesaliente a la frecuencia de los equiposen banda base)Respuesta automaacutetica de un mensaje (predeterminado o no) a larecepcioacuten de una sentildeal concreta de interrogacioacuten (estos transpondedores se utilizan en aeronaacuteutica para sistemas de pseudo-radar)
TCAS
Un TCAS o Sistema de alerta de traacutefico y evasioacuten de colisioacuten (Trafficalert and
CollisionAvoidanceSystem) es un sistema embarcado que preveacute posibles colisiones entre
diferentes aeronaves y funciona independientemente a los servicios de traacutensito aeacutereoEl
dispositivo se compone de 3 elementos baacutesicos
ComputadorCentraliza calcula y gestiona las funciones de vigilancia rastreo deteccioacuten
maniobras evasivas y generacioacuten de avisos entre otros
AntenasDispone de dos antenas independientes a la antena del transpondedor
situadas una en la parte superior y otra en la parte inferior de la aeronave
Panel de controlInterface entre el piloto y el sistema Consta de una pantalla donde se
muestran los traacuteficos detectados (en aviones modernos este dispositivo estaacute integrado en
la pantalla de navegacioacuten conocida como glasscockpit Ademaacutes consta de botones para
seleccionar diferentes modos de funcionamiento variar el rango y diferentes opciones de
mostrar la informacioacuten
FMS (Flight Management System)
FMS ( Flight Management System)Un sistema de gestioacuten de vuelo (FMS) es una parte fundamental de la avioacutenica de un avioacuten moderno Un FMS es un sistema informaacuteticoespecial que realiza una amplia variedad de tareas durante el vuelo la reduccioacuten de la carga de trabajo de la tripulacioacuten de vuelo hasta el punto de que los aviones modernos yano llevar a los ingenieros de vuelo o navegadores Una funcioacuten principal es el vuelo de gestioacuten del plan de vuelo Uso de diferentes sensores (como el GPS y el INS) paradeterminar la posicioacuten de la aeronave el FMS puede guiar piloto automaacutetico de la aeronave a lo largo del plan de vuelo Desde la cabina del piloto el FMS es normalmentecontrolada a traveacutes de una Unidad de Control Display (CDU) que incorpora una pequentildea pantalla y el teclado El FMS enviacutea el plan de vuelo para la exhibicioacuten en el EFISnavegacioacuten de la pantalla (ND) o una pantalla multifuncioacuten (MFD)
Equipo radar meteoroloacutegico (Efecto Doppler)
Un radar meteoroloacutegico o radar meteo es un tipo de radar usado en meteorologiacutea para localizar precipitaciones calcular sustrayectorias y estimar sus tipos (lluvia nieve granizo etc) Ademaacutes los datos tridimensionales pueden analizarse para extraer la estructura de las tormentas y supotencial de trayectoria y de dantildeo Finalmente los ecos de precipitaciones y de atmoacutesfera clara del radar El radar meteo permite estimar la direccioacuten y velocidad del viento en laszonas bajas de la atmosfera
Sistema radar
El radar (RAdioDetection And Ranging ldquodeteccioacuten y medicioacuten de distancias por radiordquo) es un sistema que usa ondas electromagneacuteticas para medir distanciasaltitudes direcciones y velocidades de objetos estaacuteticos o moacuteviles como aeronaves barcos vehiacuteculos motorizados formaciones meteoroloacutegicas y el propio terreno Sufuncionamiento se basa en emitir un impulso de radio que se refleja en el objetivo y se recibe tiacutepicamente en la misma posicioacuten del emisor A partir de este eco se puedeextraer gran cantidad de
informacioacuten El uso de ondas electromagneacuteticas permite detectarobjetos maacutes allaacute desde el tipo de emisioacuten (luz calor)
Ejemplo de una cabina de vuelo
Panorama general
El Baron G58 lo transporta de manera segura en una cabina de vuelo completamente
integrada que exhibe grandes voluacutemenes de informacioacuten en una pantalla simple e
intuitiva
Debido a que un vuelo sin inconvenientes comienza con una ingeniosa cabina de vuelo
la aeronave de uacuteltima generacioacuten Baron G58 ahora tiene incluido como base un sistema
completamente integrado de pantalla electroacutenica de vuelo Garmin G1000reg Sus
caracteriacutesticas incluyen dos monitores LCD de alta resolucioacuten estaacutendares de 104 pulgadas
que muestran instrumentos de vuelo mapas moacuteviles y datos de navegacioacuten e
identificacioacuten Esta tecnologiacutea de vanguardia reduce la carga de trabajo del piloto y ayuda
ampliamente a tener conciencia de las situaciones para garantizar un vuelo seguro
El panel de instrumentos del Baron es claro y estaacute organizado de manera loacutegica La carga
de trabajo en la cabina de pilotos se disminuye porque hay un tablero de interruptores
codificados por colores que agrupan cada sistema
La cabina de vuelo tambieacuten es increiacuteblemente funcional El sistema de piloto automaacutetico
GFC 700 completamente integrado utiliza los datos generados por el panel G1000 para
mejorar el rendimiento general del vuelo La informacioacuten de vuelo el rendimiento del
motor la navegacioacuten graacutefica y el nuevo sistema de radar se encuentran al alcance de sus
manos Con tanta innovacioacuten es hora de enfrentar la verdad Es la aeronave alternante
bimotor de mayor nivel en el mundo
Caracteriacutesticas
Primary Flight Display (PFD)
Multi-FunctionDisplay (MFD)
Piloto automaacutetico GFC 700 integrado de Garmin
Altitude and Heading Reference System (AHRS)
ADC
Receptores WAAS GPS duales con LPV Approach Capability
Mode ldquoSrdquo Transponder con identificacioacuten de vuelo y Servicio de informacioacuten de
traacutefico (TIS)
Sistema de audiobalizas digitalanaacutelogo
Indicacioacuten del motor en PFD y MFD en modo de reversioacuten
XM Radio y radar de climas satelital a color GWX 68 con exploracioacuten seleccionable
Terrain Awareness Warning System (TAWS-B)
Barometric Vertical Navigation (VNAV)
Interpretacioacuten de diagramas
Funcionamiento
El EFIS proporciona a la tripulacioacuten la informacioacuten necesaria para
A) Control de la aeronaveB) Navegacioacuten
Funciones del EFIS
bull Adquisicioacuten de datosbull Proceso de datosbull Presentacioacuten de los datos
La adquisicioacuten y proceso de datos es realizado por los DMC y la presentacioacuten en el PFD y el NDExisten 3 DMC y son iguales e intercambiables Estos DMC estaacuten divididos en 4 partes
bull Adquisicioacuten de datosbull Canal de procesos de datos del PFDbull Canal de procesos de datos del NDbull Canal de procesos de datos del PECAMLos datos de los sistemas del avioacuten le llegan en ARINC 429 y los datos del radar meteoroloacutegico en Arinc453 (liacutenea de alta velocidad)El Panel de Control del EFIS se une a los DCM mediante ARINC 429
Consta de dos pantallas el PFD y el ND
Las Indicaciones del PFD son
Existen dos Controles del PFD uno para el capitaacuten y otro para el copiloto y constan debull Ventana de referencia baromeacutetricabull Selectores de referencia baromeacutetricabull Pulsador ILSbull Pulsador FD OFF
Se puede elegir distintas presentaciones seguacuten el modo utilizando el mando del NDbull ROSE
1048707LS Muestra las desviaciones del sistema de aterrizaje1048707VOR Muestra las indicaciones de desviacioacuten del VOR y del Radial de VOR1048707NAV Posicioacuten horizontal del avioacuten respecto al plan de vuelo
bull ARC Presenta la desviacioacuten del plan de vuelo en un diagrama de 90o
bull PLAN Mapa orientado al norte verdadero Estaacute centrado en uno de los puntos del plan deVuelobull ENGINE Principales paraacutemetros del motor
En caso de fallo en alguna pantalla del EFIS la imagen del PFD prevalece sobre el NDY del mismo modo cuando se produce un fallo en alguacuten DMC podemos conectar el DMC 3 para reemplazarlo
EFIS NDEHSI
La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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Indicador FREQUENCY CPS Indica la frecuencia de salida de los generadores o del grupo externo en ciclos por seg
Selector del Voltiacutemetro
LR muestra el voltaje de AC en el indicador AC VOLTS y frecuencia en el indicador FREQUENCY CPS Tambieacuten muestra el voltaje de la DC BUS en el indicacador DC VOLTS
BATT VOLT muestra el voltaje de la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
BATT AMP muestra la corriente en amperes a o desde la bateriacutea en el indicador DC VOLTS
Indicador AC VOLTS indica el voltaje de salida de los generadores o del grupo externo
Indicador DC VOLTS AMPS indica la carga o descarga de la bateriacutea voltaje de la bateriacutea o voltaje de la DC BUS selectada
Indicadores AC LOAD (L APU R) Indica la carga que cada generador entrega al sistema eleacutectrico Indica de 0 a 15 siendo 1 el 100 de la carga que el generador puede entregar
Switch LR GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
OFF desconecta el generador de su GENERATOR BUS
ON (posicioacuten normal) conecta el generador al sistema eleacutectrico si todas las protecciones del sistema son satisfechas
Switch APU GEN
RESET (momentaneamente) resetea el generador
NORM operacioacuten normal
Botoacuten CSD TEMP cuando es presionado muestra el incremento de temperatura del aceite de la CSD (temp de salida menos temp de entrada) en la escala exterior del indicador de temperatura de aceite de la CSD
Indicador de temperatura de aceite de la CSD (LR) muestra la temperatura del aceite de la CSD a la salida de esta o el aumento de temperatura del aceite a traveacutes de la CSD
Switches LR APU BUS
OFF remueve la energiacutea del APU de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del APU a la barra respectiva
Switches LR EXT PWR
OFF remueve la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
Switch AC BUS X TIE
OPEN abre el relay AC CROSSTIE aislando los sistemas eleacutectricos derecho e izquierdo Evita que se cierre el relay si estaacute abierto
AUTO posicioacuten de operacioacuten normal El relay AC CROSSTIE opera automaacuteticamente
Luz APU PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del APU estaacute disponible
LUZ EXT PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del grupo externo estaacute disponible
Switch BATT
OFF desconecta la bateriacutea de la BATTERY BUS del cargador de bateriacutea y de la DC TRANSFER BUS
ON conecta la bateriacutea a la BATTERY BUS al cargador de bateriacutea y a la DC TRANSFER BUS
Selector EMER PWR
OFF desconecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea de emergencia
ON conecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea AC y DC La energiacutea a la EMERGENCY DC BUS es ahora suminstrada por la BATTERY DIRECT BUS y a la EMERGENCY AC BUS a traveacutes de un inversor que es alimentado por la BATTERY DIRECT BUS
Indicadores DC LOAD indica la carga que el transfo-rectificador respectivo estaacute entregando al sistema de DC Una carga de 1 significa un 100 de la carga que la TR puede entregar
Switch DC BUS X TIE
CLOSE conecta a las DC BUS derecha e izquierda permitiendo cualquier combinacioacuten de TR para alimentar ambas DC BUSES
OPEN posicioacuten normal Aisla los sistemas izquierdo y derecho
Subsistema electroacutenico
Entendemos por sistema electroacutenico a un conjunto de dispositivos que se ubican dentro del campo de la ingenieriacutea y la fiacutesica y que se encargan de la aplicacioacuten de los circuitos electroacutenicos cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para generar recibir transmitir y almacenar informacioacuten
Los sistemas electroacutenicos procesan la informacioacuten que les llega a sus entradas En general la informacioacuten que llega a estas entradas proviene de magnitudes fiacutesicas del mundo real en el que vivimos Estas magnitudes son temperatura presioacuten longitud velocidad tensioacuten intensidad etc que tienen un caraacutecter continuo o analoacutegico La utilizacioacuten de alguna de estas magnitudes dependeraacute de la aplicacioacuten especiacutefica para la que esteacute disentildeando mi sistema electroacutenico
El avioacuten utiliza sistemas electroacutenicos en la cabina de vueloUn sistema electroacutenico de instrumentos de vuelo o EFIS por sus siglas en ingleacutes (Electroacutenica Flight InstrumentSystem)[] es un sistema de instrumentos de la cabina de vuelo en el que la tecnologiacutea de visualizacioacuten utilizado es electroacutenica en lugar de electromecaacutenica Un EFIS normalmente consta de una pantalla principal de vuelo (PFD) pantallas multifuncioacuten (MFD) y una pantalla para el sistema de indicacioacuten de motor y aviso a la tripulacioacuten (EICAS) A pesar de que los monitores tubo de rayos catoacutedicos (CRT) se utilizaron en un principio las pantallas de cristal liacutequido (LCD) son ahora maacutes comunes
Las posibles aplicaciones de sistemas EFIS variacutean mucho Un avioacuten ligero puede ser equipada con una unidad de pantalla en la que se muestran los datos de vuelo y de navegacioacuten Un avioacuten de fuselaje ancho es probable que tenga seis o maacutes pantallas de presentacioacuten
Una instalacioacuten EFIS tendraacute los siguientes componentes
Pantallas de presentacioacuten Controles Procesadores de datos
Un EFIS baacutesicos podriacutean tener todos estos componentes una sola pantalla con pocos controles el panel
Primary Flight Display (PFD)
En la cabina de vuelo las pantallas de presentacioacuten son las partes maacutes visibles de un sistema EFIS y son sus caracteriacutesticas las que le dan lugar al nombre de Cabina de Cristal La pantalla de presentacioacuten que toma el lugar del ADI se llama pantalla principal de vuelo Primary Flight Display PFD) Si una pantalla separada sustituye a la HSI se llama pantalla de navegacioacuten El PFD muestra toda la informacioacuten criacutetica para el vuelo incluida
la velocidad aerodinaacutemica altitud rumbo actitud velocidad vertical y guintildeada La PFD estaacute disentildeado para mejorar la conciencia de la situacioacuten de un piloto mediante la integracioacuten de esta informacioacuten en una sola pantalla en lugar de seis diferentes instrumentos analoacutegicos reduciendo la cantidad de tiempo necesario para controlar los instrumentos Los nombres de laquoElectronicAttitude Directorraquo y laquoElectronic Horizontal SituationIndicatorraquo son utilizados por algunos fabricantes Sin embargo una ADI simulada es soacutelo la pieza central de la PFD La informacioacuten adicional estaacute superpuesta a ambas y dispuestos alrededor del graacutefico
Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
El MFD (Multi-FunctionDisplay) muestra la navegacioacuten y la informacioacuten en tiempo real de muacuteltiples sistemas Las pantallas multifuncionales con frecuencia se idearon como laquocartas centralizadasraquo o laquocartas digitalesraquo donde las tripulaciones pueden superponer informaciones diferentes sobre un mapa o un graacutefico Ejemplos de informacioacuten de superposicioacuten MFD incluir plan de ruta actual de la aeronave informacioacuten del tiempo provista en el radar de a bordo o bien por los radares meteoroloacutegicos en tierra por ejemplo NEXRAD el espacio aeacutereo restringido y el traacutefico de aeronaves Los equipos multifuncionales tambieacuten puede ser usado para ver otros tipos de recubrimiento de los datos (por ejemplo el plan de ruta actual) y se calcula superposicioacuten de datos de tipo por ejemplo el deslizamiento de radio de la aeronave dada la situacioacuten actual sobre el terreno los vientos y la velocidad de la aeronave y de altitud
Las pantallas multifuncionales tambieacuten puede mostrar informacioacuten acerca de los sistemas de aeronaves tales como el combustible y los sistemas eleacutectricos Al igual que con la PFD el MFD se puede cambiar el color o la forma de los datos para alertar a la tripulacioacuten a situaciones peligrosas Electroacutenica centralizada de seguimiento de aeronaves (ECAM)
Transponders
Los lsquotranspondersrsquo son sistemas de comunicacioacuten y control que respondenautomaacuteticamente cuando reciben un mensaje o sentildeal El teacutermino proviene de la contraccioacuten de la palabra transmitor y responderRecepcioacuten amplificacioacuten y remisioacuten enuna banda distinta de una sentildeal (estos transpondendores se utilizan en comunicaciones espaciales para adaptar la sentildeal sateacutelite entrantesaliente a la frecuencia de los equiposen banda base)Respuesta automaacutetica de un mensaje (predeterminado o no) a larecepcioacuten de una sentildeal concreta de interrogacioacuten (estos transpondedores se utilizan en aeronaacuteutica para sistemas de pseudo-radar)
TCAS
Un TCAS o Sistema de alerta de traacutefico y evasioacuten de colisioacuten (Trafficalert and
CollisionAvoidanceSystem) es un sistema embarcado que preveacute posibles colisiones entre
diferentes aeronaves y funciona independientemente a los servicios de traacutensito aeacutereoEl
dispositivo se compone de 3 elementos baacutesicos
ComputadorCentraliza calcula y gestiona las funciones de vigilancia rastreo deteccioacuten
maniobras evasivas y generacioacuten de avisos entre otros
AntenasDispone de dos antenas independientes a la antena del transpondedor
situadas una en la parte superior y otra en la parte inferior de la aeronave
Panel de controlInterface entre el piloto y el sistema Consta de una pantalla donde se
muestran los traacuteficos detectados (en aviones modernos este dispositivo estaacute integrado en
la pantalla de navegacioacuten conocida como glasscockpit Ademaacutes consta de botones para
seleccionar diferentes modos de funcionamiento variar el rango y diferentes opciones de
mostrar la informacioacuten
FMS (Flight Management System)
FMS ( Flight Management System)Un sistema de gestioacuten de vuelo (FMS) es una parte fundamental de la avioacutenica de un avioacuten moderno Un FMS es un sistema informaacuteticoespecial que realiza una amplia variedad de tareas durante el vuelo la reduccioacuten de la carga de trabajo de la tripulacioacuten de vuelo hasta el punto de que los aviones modernos yano llevar a los ingenieros de vuelo o navegadores Una funcioacuten principal es el vuelo de gestioacuten del plan de vuelo Uso de diferentes sensores (como el GPS y el INS) paradeterminar la posicioacuten de la aeronave el FMS puede guiar piloto automaacutetico de la aeronave a lo largo del plan de vuelo Desde la cabina del piloto el FMS es normalmentecontrolada a traveacutes de una Unidad de Control Display (CDU) que incorpora una pequentildea pantalla y el teclado El FMS enviacutea el plan de vuelo para la exhibicioacuten en el EFISnavegacioacuten de la pantalla (ND) o una pantalla multifuncioacuten (MFD)
Equipo radar meteoroloacutegico (Efecto Doppler)
Un radar meteoroloacutegico o radar meteo es un tipo de radar usado en meteorologiacutea para localizar precipitaciones calcular sustrayectorias y estimar sus tipos (lluvia nieve granizo etc) Ademaacutes los datos tridimensionales pueden analizarse para extraer la estructura de las tormentas y supotencial de trayectoria y de dantildeo Finalmente los ecos de precipitaciones y de atmoacutesfera clara del radar El radar meteo permite estimar la direccioacuten y velocidad del viento en laszonas bajas de la atmosfera
Sistema radar
El radar (RAdioDetection And Ranging ldquodeteccioacuten y medicioacuten de distancias por radiordquo) es un sistema que usa ondas electromagneacuteticas para medir distanciasaltitudes direcciones y velocidades de objetos estaacuteticos o moacuteviles como aeronaves barcos vehiacuteculos motorizados formaciones meteoroloacutegicas y el propio terreno Sufuncionamiento se basa en emitir un impulso de radio que se refleja en el objetivo y se recibe tiacutepicamente en la misma posicioacuten del emisor A partir de este eco se puedeextraer gran cantidad de
informacioacuten El uso de ondas electromagneacuteticas permite detectarobjetos maacutes allaacute desde el tipo de emisioacuten (luz calor)
Ejemplo de una cabina de vuelo
Panorama general
El Baron G58 lo transporta de manera segura en una cabina de vuelo completamente
integrada que exhibe grandes voluacutemenes de informacioacuten en una pantalla simple e
intuitiva
Debido a que un vuelo sin inconvenientes comienza con una ingeniosa cabina de vuelo
la aeronave de uacuteltima generacioacuten Baron G58 ahora tiene incluido como base un sistema
completamente integrado de pantalla electroacutenica de vuelo Garmin G1000reg Sus
caracteriacutesticas incluyen dos monitores LCD de alta resolucioacuten estaacutendares de 104 pulgadas
que muestran instrumentos de vuelo mapas moacuteviles y datos de navegacioacuten e
identificacioacuten Esta tecnologiacutea de vanguardia reduce la carga de trabajo del piloto y ayuda
ampliamente a tener conciencia de las situaciones para garantizar un vuelo seguro
El panel de instrumentos del Baron es claro y estaacute organizado de manera loacutegica La carga
de trabajo en la cabina de pilotos se disminuye porque hay un tablero de interruptores
codificados por colores que agrupan cada sistema
La cabina de vuelo tambieacuten es increiacuteblemente funcional El sistema de piloto automaacutetico
GFC 700 completamente integrado utiliza los datos generados por el panel G1000 para
mejorar el rendimiento general del vuelo La informacioacuten de vuelo el rendimiento del
motor la navegacioacuten graacutefica y el nuevo sistema de radar se encuentran al alcance de sus
manos Con tanta innovacioacuten es hora de enfrentar la verdad Es la aeronave alternante
bimotor de mayor nivel en el mundo
Caracteriacutesticas
Primary Flight Display (PFD)
Multi-FunctionDisplay (MFD)
Piloto automaacutetico GFC 700 integrado de Garmin
Altitude and Heading Reference System (AHRS)
ADC
Receptores WAAS GPS duales con LPV Approach Capability
Mode ldquoSrdquo Transponder con identificacioacuten de vuelo y Servicio de informacioacuten de
traacutefico (TIS)
Sistema de audiobalizas digitalanaacutelogo
Indicacioacuten del motor en PFD y MFD en modo de reversioacuten
XM Radio y radar de climas satelital a color GWX 68 con exploracioacuten seleccionable
Terrain Awareness Warning System (TAWS-B)
Barometric Vertical Navigation (VNAV)
Interpretacioacuten de diagramas
Funcionamiento
El EFIS proporciona a la tripulacioacuten la informacioacuten necesaria para
A) Control de la aeronaveB) Navegacioacuten
Funciones del EFIS
bull Adquisicioacuten de datosbull Proceso de datosbull Presentacioacuten de los datos
La adquisicioacuten y proceso de datos es realizado por los DMC y la presentacioacuten en el PFD y el NDExisten 3 DMC y son iguales e intercambiables Estos DMC estaacuten divididos en 4 partes
bull Adquisicioacuten de datosbull Canal de procesos de datos del PFDbull Canal de procesos de datos del NDbull Canal de procesos de datos del PECAMLos datos de los sistemas del avioacuten le llegan en ARINC 429 y los datos del radar meteoroloacutegico en Arinc453 (liacutenea de alta velocidad)El Panel de Control del EFIS se une a los DCM mediante ARINC 429
Consta de dos pantallas el PFD y el ND
Las Indicaciones del PFD son
Existen dos Controles del PFD uno para el capitaacuten y otro para el copiloto y constan debull Ventana de referencia baromeacutetricabull Selectores de referencia baromeacutetricabull Pulsador ILSbull Pulsador FD OFF
Se puede elegir distintas presentaciones seguacuten el modo utilizando el mando del NDbull ROSE
1048707LS Muestra las desviaciones del sistema de aterrizaje1048707VOR Muestra las indicaciones de desviacioacuten del VOR y del Radial de VOR1048707NAV Posicioacuten horizontal del avioacuten respecto al plan de vuelo
bull ARC Presenta la desviacioacuten del plan de vuelo en un diagrama de 90o
bull PLAN Mapa orientado al norte verdadero Estaacute centrado en uno de los puntos del plan deVuelobull ENGINE Principales paraacutemetros del motor
En caso de fallo en alguna pantalla del EFIS la imagen del PFD prevalece sobre el NDY del mismo modo cuando se produce un fallo en alguacuten DMC podemos conectar el DMC 3 para reemplazarlo
EFIS NDEHSI
La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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ON conecta la energiacutea del APU a la barra respectiva
Switches LR EXT PWR
OFF remueve la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
ON conecta la energiacutea del grupo externo de la barra respectiva
Switch AC BUS X TIE
OPEN abre el relay AC CROSSTIE aislando los sistemas eleacutectricos derecho e izquierdo Evita que se cierre el relay si estaacute abierto
AUTO posicioacuten de operacioacuten normal El relay AC CROSSTIE opera automaacuteticamente
Luz APU PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del APU estaacute disponible
LUZ EXT PWR AVAIL estando iluminada indica que la energiacutea del grupo externo estaacute disponible
Switch BATT
OFF desconecta la bateriacutea de la BATTERY BUS del cargador de bateriacutea y de la DC TRANSFER BUS
ON conecta la bateriacutea a la BATTERY BUS al cargador de bateriacutea y a la DC TRANSFER BUS
Selector EMER PWR
OFF desconecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea de emergencia
ON conecta a la bateriacutea como fuente de energiacutea AC y DC La energiacutea a la EMERGENCY DC BUS es ahora suminstrada por la BATTERY DIRECT BUS y a la EMERGENCY AC BUS a traveacutes de un inversor que es alimentado por la BATTERY DIRECT BUS
Indicadores DC LOAD indica la carga que el transfo-rectificador respectivo estaacute entregando al sistema de DC Una carga de 1 significa un 100 de la carga que la TR puede entregar
Switch DC BUS X TIE
CLOSE conecta a las DC BUS derecha e izquierda permitiendo cualquier combinacioacuten de TR para alimentar ambas DC BUSES
OPEN posicioacuten normal Aisla los sistemas izquierdo y derecho
Subsistema electroacutenico
Entendemos por sistema electroacutenico a un conjunto de dispositivos que se ubican dentro del campo de la ingenieriacutea y la fiacutesica y que se encargan de la aplicacioacuten de los circuitos electroacutenicos cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para generar recibir transmitir y almacenar informacioacuten
Los sistemas electroacutenicos procesan la informacioacuten que les llega a sus entradas En general la informacioacuten que llega a estas entradas proviene de magnitudes fiacutesicas del mundo real en el que vivimos Estas magnitudes son temperatura presioacuten longitud velocidad tensioacuten intensidad etc que tienen un caraacutecter continuo o analoacutegico La utilizacioacuten de alguna de estas magnitudes dependeraacute de la aplicacioacuten especiacutefica para la que esteacute disentildeando mi sistema electroacutenico
El avioacuten utiliza sistemas electroacutenicos en la cabina de vueloUn sistema electroacutenico de instrumentos de vuelo o EFIS por sus siglas en ingleacutes (Electroacutenica Flight InstrumentSystem)[] es un sistema de instrumentos de la cabina de vuelo en el que la tecnologiacutea de visualizacioacuten utilizado es electroacutenica en lugar de electromecaacutenica Un EFIS normalmente consta de una pantalla principal de vuelo (PFD) pantallas multifuncioacuten (MFD) y una pantalla para el sistema de indicacioacuten de motor y aviso a la tripulacioacuten (EICAS) A pesar de que los monitores tubo de rayos catoacutedicos (CRT) se utilizaron en un principio las pantallas de cristal liacutequido (LCD) son ahora maacutes comunes
Las posibles aplicaciones de sistemas EFIS variacutean mucho Un avioacuten ligero puede ser equipada con una unidad de pantalla en la que se muestran los datos de vuelo y de navegacioacuten Un avioacuten de fuselaje ancho es probable que tenga seis o maacutes pantallas de presentacioacuten
Una instalacioacuten EFIS tendraacute los siguientes componentes
Pantallas de presentacioacuten Controles Procesadores de datos
Un EFIS baacutesicos podriacutean tener todos estos componentes una sola pantalla con pocos controles el panel
Primary Flight Display (PFD)
En la cabina de vuelo las pantallas de presentacioacuten son las partes maacutes visibles de un sistema EFIS y son sus caracteriacutesticas las que le dan lugar al nombre de Cabina de Cristal La pantalla de presentacioacuten que toma el lugar del ADI se llama pantalla principal de vuelo Primary Flight Display PFD) Si una pantalla separada sustituye a la HSI se llama pantalla de navegacioacuten El PFD muestra toda la informacioacuten criacutetica para el vuelo incluida
la velocidad aerodinaacutemica altitud rumbo actitud velocidad vertical y guintildeada La PFD estaacute disentildeado para mejorar la conciencia de la situacioacuten de un piloto mediante la integracioacuten de esta informacioacuten en una sola pantalla en lugar de seis diferentes instrumentos analoacutegicos reduciendo la cantidad de tiempo necesario para controlar los instrumentos Los nombres de laquoElectronicAttitude Directorraquo y laquoElectronic Horizontal SituationIndicatorraquo son utilizados por algunos fabricantes Sin embargo una ADI simulada es soacutelo la pieza central de la PFD La informacioacuten adicional estaacute superpuesta a ambas y dispuestos alrededor del graacutefico
Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
El MFD (Multi-FunctionDisplay) muestra la navegacioacuten y la informacioacuten en tiempo real de muacuteltiples sistemas Las pantallas multifuncionales con frecuencia se idearon como laquocartas centralizadasraquo o laquocartas digitalesraquo donde las tripulaciones pueden superponer informaciones diferentes sobre un mapa o un graacutefico Ejemplos de informacioacuten de superposicioacuten MFD incluir plan de ruta actual de la aeronave informacioacuten del tiempo provista en el radar de a bordo o bien por los radares meteoroloacutegicos en tierra por ejemplo NEXRAD el espacio aeacutereo restringido y el traacutefico de aeronaves Los equipos multifuncionales tambieacuten puede ser usado para ver otros tipos de recubrimiento de los datos (por ejemplo el plan de ruta actual) y se calcula superposicioacuten de datos de tipo por ejemplo el deslizamiento de radio de la aeronave dada la situacioacuten actual sobre el terreno los vientos y la velocidad de la aeronave y de altitud
Las pantallas multifuncionales tambieacuten puede mostrar informacioacuten acerca de los sistemas de aeronaves tales como el combustible y los sistemas eleacutectricos Al igual que con la PFD el MFD se puede cambiar el color o la forma de los datos para alertar a la tripulacioacuten a situaciones peligrosas Electroacutenica centralizada de seguimiento de aeronaves (ECAM)
Transponders
Los lsquotranspondersrsquo son sistemas de comunicacioacuten y control que respondenautomaacuteticamente cuando reciben un mensaje o sentildeal El teacutermino proviene de la contraccioacuten de la palabra transmitor y responderRecepcioacuten amplificacioacuten y remisioacuten enuna banda distinta de una sentildeal (estos transpondendores se utilizan en comunicaciones espaciales para adaptar la sentildeal sateacutelite entrantesaliente a la frecuencia de los equiposen banda base)Respuesta automaacutetica de un mensaje (predeterminado o no) a larecepcioacuten de una sentildeal concreta de interrogacioacuten (estos transpondedores se utilizan en aeronaacuteutica para sistemas de pseudo-radar)
TCAS
Un TCAS o Sistema de alerta de traacutefico y evasioacuten de colisioacuten (Trafficalert and
CollisionAvoidanceSystem) es un sistema embarcado que preveacute posibles colisiones entre
diferentes aeronaves y funciona independientemente a los servicios de traacutensito aeacutereoEl
dispositivo se compone de 3 elementos baacutesicos
ComputadorCentraliza calcula y gestiona las funciones de vigilancia rastreo deteccioacuten
maniobras evasivas y generacioacuten de avisos entre otros
AntenasDispone de dos antenas independientes a la antena del transpondedor
situadas una en la parte superior y otra en la parte inferior de la aeronave
Panel de controlInterface entre el piloto y el sistema Consta de una pantalla donde se
muestran los traacuteficos detectados (en aviones modernos este dispositivo estaacute integrado en
la pantalla de navegacioacuten conocida como glasscockpit Ademaacutes consta de botones para
seleccionar diferentes modos de funcionamiento variar el rango y diferentes opciones de
mostrar la informacioacuten
FMS (Flight Management System)
FMS ( Flight Management System)Un sistema de gestioacuten de vuelo (FMS) es una parte fundamental de la avioacutenica de un avioacuten moderno Un FMS es un sistema informaacuteticoespecial que realiza una amplia variedad de tareas durante el vuelo la reduccioacuten de la carga de trabajo de la tripulacioacuten de vuelo hasta el punto de que los aviones modernos yano llevar a los ingenieros de vuelo o navegadores Una funcioacuten principal es el vuelo de gestioacuten del plan de vuelo Uso de diferentes sensores (como el GPS y el INS) paradeterminar la posicioacuten de la aeronave el FMS puede guiar piloto automaacutetico de la aeronave a lo largo del plan de vuelo Desde la cabina del piloto el FMS es normalmentecontrolada a traveacutes de una Unidad de Control Display (CDU) que incorpora una pequentildea pantalla y el teclado El FMS enviacutea el plan de vuelo para la exhibicioacuten en el EFISnavegacioacuten de la pantalla (ND) o una pantalla multifuncioacuten (MFD)
Equipo radar meteoroloacutegico (Efecto Doppler)
Un radar meteoroloacutegico o radar meteo es un tipo de radar usado en meteorologiacutea para localizar precipitaciones calcular sustrayectorias y estimar sus tipos (lluvia nieve granizo etc) Ademaacutes los datos tridimensionales pueden analizarse para extraer la estructura de las tormentas y supotencial de trayectoria y de dantildeo Finalmente los ecos de precipitaciones y de atmoacutesfera clara del radar El radar meteo permite estimar la direccioacuten y velocidad del viento en laszonas bajas de la atmosfera
Sistema radar
El radar (RAdioDetection And Ranging ldquodeteccioacuten y medicioacuten de distancias por radiordquo) es un sistema que usa ondas electromagneacuteticas para medir distanciasaltitudes direcciones y velocidades de objetos estaacuteticos o moacuteviles como aeronaves barcos vehiacuteculos motorizados formaciones meteoroloacutegicas y el propio terreno Sufuncionamiento se basa en emitir un impulso de radio que se refleja en el objetivo y se recibe tiacutepicamente en la misma posicioacuten del emisor A partir de este eco se puedeextraer gran cantidad de
informacioacuten El uso de ondas electromagneacuteticas permite detectarobjetos maacutes allaacute desde el tipo de emisioacuten (luz calor)
Ejemplo de una cabina de vuelo
Panorama general
El Baron G58 lo transporta de manera segura en una cabina de vuelo completamente
integrada que exhibe grandes voluacutemenes de informacioacuten en una pantalla simple e
intuitiva
Debido a que un vuelo sin inconvenientes comienza con una ingeniosa cabina de vuelo
la aeronave de uacuteltima generacioacuten Baron G58 ahora tiene incluido como base un sistema
completamente integrado de pantalla electroacutenica de vuelo Garmin G1000reg Sus
caracteriacutesticas incluyen dos monitores LCD de alta resolucioacuten estaacutendares de 104 pulgadas
que muestran instrumentos de vuelo mapas moacuteviles y datos de navegacioacuten e
identificacioacuten Esta tecnologiacutea de vanguardia reduce la carga de trabajo del piloto y ayuda
ampliamente a tener conciencia de las situaciones para garantizar un vuelo seguro
El panel de instrumentos del Baron es claro y estaacute organizado de manera loacutegica La carga
de trabajo en la cabina de pilotos se disminuye porque hay un tablero de interruptores
codificados por colores que agrupan cada sistema
La cabina de vuelo tambieacuten es increiacuteblemente funcional El sistema de piloto automaacutetico
GFC 700 completamente integrado utiliza los datos generados por el panel G1000 para
mejorar el rendimiento general del vuelo La informacioacuten de vuelo el rendimiento del
motor la navegacioacuten graacutefica y el nuevo sistema de radar se encuentran al alcance de sus
manos Con tanta innovacioacuten es hora de enfrentar la verdad Es la aeronave alternante
bimotor de mayor nivel en el mundo
Caracteriacutesticas
Primary Flight Display (PFD)
Multi-FunctionDisplay (MFD)
Piloto automaacutetico GFC 700 integrado de Garmin
Altitude and Heading Reference System (AHRS)
ADC
Receptores WAAS GPS duales con LPV Approach Capability
Mode ldquoSrdquo Transponder con identificacioacuten de vuelo y Servicio de informacioacuten de
traacutefico (TIS)
Sistema de audiobalizas digitalanaacutelogo
Indicacioacuten del motor en PFD y MFD en modo de reversioacuten
XM Radio y radar de climas satelital a color GWX 68 con exploracioacuten seleccionable
Terrain Awareness Warning System (TAWS-B)
Barometric Vertical Navigation (VNAV)
Interpretacioacuten de diagramas
Funcionamiento
El EFIS proporciona a la tripulacioacuten la informacioacuten necesaria para
A) Control de la aeronaveB) Navegacioacuten
Funciones del EFIS
bull Adquisicioacuten de datosbull Proceso de datosbull Presentacioacuten de los datos
La adquisicioacuten y proceso de datos es realizado por los DMC y la presentacioacuten en el PFD y el NDExisten 3 DMC y son iguales e intercambiables Estos DMC estaacuten divididos en 4 partes
bull Adquisicioacuten de datosbull Canal de procesos de datos del PFDbull Canal de procesos de datos del NDbull Canal de procesos de datos del PECAMLos datos de los sistemas del avioacuten le llegan en ARINC 429 y los datos del radar meteoroloacutegico en Arinc453 (liacutenea de alta velocidad)El Panel de Control del EFIS se une a los DCM mediante ARINC 429
Consta de dos pantallas el PFD y el ND
Las Indicaciones del PFD son
Existen dos Controles del PFD uno para el capitaacuten y otro para el copiloto y constan debull Ventana de referencia baromeacutetricabull Selectores de referencia baromeacutetricabull Pulsador ILSbull Pulsador FD OFF
Se puede elegir distintas presentaciones seguacuten el modo utilizando el mando del NDbull ROSE
1048707LS Muestra las desviaciones del sistema de aterrizaje1048707VOR Muestra las indicaciones de desviacioacuten del VOR y del Radial de VOR1048707NAV Posicioacuten horizontal del avioacuten respecto al plan de vuelo
bull ARC Presenta la desviacioacuten del plan de vuelo en un diagrama de 90o
bull PLAN Mapa orientado al norte verdadero Estaacute centrado en uno de los puntos del plan deVuelobull ENGINE Principales paraacutemetros del motor
En caso de fallo en alguna pantalla del EFIS la imagen del PFD prevalece sobre el NDY del mismo modo cuando se produce un fallo en alguacuten DMC podemos conectar el DMC 3 para reemplazarlo
EFIS NDEHSI
La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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Subsistema electroacutenico
Entendemos por sistema electroacutenico a un conjunto de dispositivos que se ubican dentro del campo de la ingenieriacutea y la fiacutesica y que se encargan de la aplicacioacuten de los circuitos electroacutenicos cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para generar recibir transmitir y almacenar informacioacuten
Los sistemas electroacutenicos procesan la informacioacuten que les llega a sus entradas En general la informacioacuten que llega a estas entradas proviene de magnitudes fiacutesicas del mundo real en el que vivimos Estas magnitudes son temperatura presioacuten longitud velocidad tensioacuten intensidad etc que tienen un caraacutecter continuo o analoacutegico La utilizacioacuten de alguna de estas magnitudes dependeraacute de la aplicacioacuten especiacutefica para la que esteacute disentildeando mi sistema electroacutenico
El avioacuten utiliza sistemas electroacutenicos en la cabina de vueloUn sistema electroacutenico de instrumentos de vuelo o EFIS por sus siglas en ingleacutes (Electroacutenica Flight InstrumentSystem)[] es un sistema de instrumentos de la cabina de vuelo en el que la tecnologiacutea de visualizacioacuten utilizado es electroacutenica en lugar de electromecaacutenica Un EFIS normalmente consta de una pantalla principal de vuelo (PFD) pantallas multifuncioacuten (MFD) y una pantalla para el sistema de indicacioacuten de motor y aviso a la tripulacioacuten (EICAS) A pesar de que los monitores tubo de rayos catoacutedicos (CRT) se utilizaron en un principio las pantallas de cristal liacutequido (LCD) son ahora maacutes comunes
Las posibles aplicaciones de sistemas EFIS variacutean mucho Un avioacuten ligero puede ser equipada con una unidad de pantalla en la que se muestran los datos de vuelo y de navegacioacuten Un avioacuten de fuselaje ancho es probable que tenga seis o maacutes pantallas de presentacioacuten
Una instalacioacuten EFIS tendraacute los siguientes componentes
Pantallas de presentacioacuten Controles Procesadores de datos
Un EFIS baacutesicos podriacutean tener todos estos componentes una sola pantalla con pocos controles el panel
Primary Flight Display (PFD)
En la cabina de vuelo las pantallas de presentacioacuten son las partes maacutes visibles de un sistema EFIS y son sus caracteriacutesticas las que le dan lugar al nombre de Cabina de Cristal La pantalla de presentacioacuten que toma el lugar del ADI se llama pantalla principal de vuelo Primary Flight Display PFD) Si una pantalla separada sustituye a la HSI se llama pantalla de navegacioacuten El PFD muestra toda la informacioacuten criacutetica para el vuelo incluida
la velocidad aerodinaacutemica altitud rumbo actitud velocidad vertical y guintildeada La PFD estaacute disentildeado para mejorar la conciencia de la situacioacuten de un piloto mediante la integracioacuten de esta informacioacuten en una sola pantalla en lugar de seis diferentes instrumentos analoacutegicos reduciendo la cantidad de tiempo necesario para controlar los instrumentos Los nombres de laquoElectronicAttitude Directorraquo y laquoElectronic Horizontal SituationIndicatorraquo son utilizados por algunos fabricantes Sin embargo una ADI simulada es soacutelo la pieza central de la PFD La informacioacuten adicional estaacute superpuesta a ambas y dispuestos alrededor del graacutefico
Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
El MFD (Multi-FunctionDisplay) muestra la navegacioacuten y la informacioacuten en tiempo real de muacuteltiples sistemas Las pantallas multifuncionales con frecuencia se idearon como laquocartas centralizadasraquo o laquocartas digitalesraquo donde las tripulaciones pueden superponer informaciones diferentes sobre un mapa o un graacutefico Ejemplos de informacioacuten de superposicioacuten MFD incluir plan de ruta actual de la aeronave informacioacuten del tiempo provista en el radar de a bordo o bien por los radares meteoroloacutegicos en tierra por ejemplo NEXRAD el espacio aeacutereo restringido y el traacutefico de aeronaves Los equipos multifuncionales tambieacuten puede ser usado para ver otros tipos de recubrimiento de los datos (por ejemplo el plan de ruta actual) y se calcula superposicioacuten de datos de tipo por ejemplo el deslizamiento de radio de la aeronave dada la situacioacuten actual sobre el terreno los vientos y la velocidad de la aeronave y de altitud
Las pantallas multifuncionales tambieacuten puede mostrar informacioacuten acerca de los sistemas de aeronaves tales como el combustible y los sistemas eleacutectricos Al igual que con la PFD el MFD se puede cambiar el color o la forma de los datos para alertar a la tripulacioacuten a situaciones peligrosas Electroacutenica centralizada de seguimiento de aeronaves (ECAM)
Transponders
Los lsquotranspondersrsquo son sistemas de comunicacioacuten y control que respondenautomaacuteticamente cuando reciben un mensaje o sentildeal El teacutermino proviene de la contraccioacuten de la palabra transmitor y responderRecepcioacuten amplificacioacuten y remisioacuten enuna banda distinta de una sentildeal (estos transpondendores se utilizan en comunicaciones espaciales para adaptar la sentildeal sateacutelite entrantesaliente a la frecuencia de los equiposen banda base)Respuesta automaacutetica de un mensaje (predeterminado o no) a larecepcioacuten de una sentildeal concreta de interrogacioacuten (estos transpondedores se utilizan en aeronaacuteutica para sistemas de pseudo-radar)
TCAS
Un TCAS o Sistema de alerta de traacutefico y evasioacuten de colisioacuten (Trafficalert and
CollisionAvoidanceSystem) es un sistema embarcado que preveacute posibles colisiones entre
diferentes aeronaves y funciona independientemente a los servicios de traacutensito aeacutereoEl
dispositivo se compone de 3 elementos baacutesicos
ComputadorCentraliza calcula y gestiona las funciones de vigilancia rastreo deteccioacuten
maniobras evasivas y generacioacuten de avisos entre otros
AntenasDispone de dos antenas independientes a la antena del transpondedor
situadas una en la parte superior y otra en la parte inferior de la aeronave
Panel de controlInterface entre el piloto y el sistema Consta de una pantalla donde se
muestran los traacuteficos detectados (en aviones modernos este dispositivo estaacute integrado en
la pantalla de navegacioacuten conocida como glasscockpit Ademaacutes consta de botones para
seleccionar diferentes modos de funcionamiento variar el rango y diferentes opciones de
mostrar la informacioacuten
FMS (Flight Management System)
FMS ( Flight Management System)Un sistema de gestioacuten de vuelo (FMS) es una parte fundamental de la avioacutenica de un avioacuten moderno Un FMS es un sistema informaacuteticoespecial que realiza una amplia variedad de tareas durante el vuelo la reduccioacuten de la carga de trabajo de la tripulacioacuten de vuelo hasta el punto de que los aviones modernos yano llevar a los ingenieros de vuelo o navegadores Una funcioacuten principal es el vuelo de gestioacuten del plan de vuelo Uso de diferentes sensores (como el GPS y el INS) paradeterminar la posicioacuten de la aeronave el FMS puede guiar piloto automaacutetico de la aeronave a lo largo del plan de vuelo Desde la cabina del piloto el FMS es normalmentecontrolada a traveacutes de una Unidad de Control Display (CDU) que incorpora una pequentildea pantalla y el teclado El FMS enviacutea el plan de vuelo para la exhibicioacuten en el EFISnavegacioacuten de la pantalla (ND) o una pantalla multifuncioacuten (MFD)
Equipo radar meteoroloacutegico (Efecto Doppler)
Un radar meteoroloacutegico o radar meteo es un tipo de radar usado en meteorologiacutea para localizar precipitaciones calcular sustrayectorias y estimar sus tipos (lluvia nieve granizo etc) Ademaacutes los datos tridimensionales pueden analizarse para extraer la estructura de las tormentas y supotencial de trayectoria y de dantildeo Finalmente los ecos de precipitaciones y de atmoacutesfera clara del radar El radar meteo permite estimar la direccioacuten y velocidad del viento en laszonas bajas de la atmosfera
Sistema radar
El radar (RAdioDetection And Ranging ldquodeteccioacuten y medicioacuten de distancias por radiordquo) es un sistema que usa ondas electromagneacuteticas para medir distanciasaltitudes direcciones y velocidades de objetos estaacuteticos o moacuteviles como aeronaves barcos vehiacuteculos motorizados formaciones meteoroloacutegicas y el propio terreno Sufuncionamiento se basa en emitir un impulso de radio que se refleja en el objetivo y se recibe tiacutepicamente en la misma posicioacuten del emisor A partir de este eco se puedeextraer gran cantidad de
informacioacuten El uso de ondas electromagneacuteticas permite detectarobjetos maacutes allaacute desde el tipo de emisioacuten (luz calor)
Ejemplo de una cabina de vuelo
Panorama general
El Baron G58 lo transporta de manera segura en una cabina de vuelo completamente
integrada que exhibe grandes voluacutemenes de informacioacuten en una pantalla simple e
intuitiva
Debido a que un vuelo sin inconvenientes comienza con una ingeniosa cabina de vuelo
la aeronave de uacuteltima generacioacuten Baron G58 ahora tiene incluido como base un sistema
completamente integrado de pantalla electroacutenica de vuelo Garmin G1000reg Sus
caracteriacutesticas incluyen dos monitores LCD de alta resolucioacuten estaacutendares de 104 pulgadas
que muestran instrumentos de vuelo mapas moacuteviles y datos de navegacioacuten e
identificacioacuten Esta tecnologiacutea de vanguardia reduce la carga de trabajo del piloto y ayuda
ampliamente a tener conciencia de las situaciones para garantizar un vuelo seguro
El panel de instrumentos del Baron es claro y estaacute organizado de manera loacutegica La carga
de trabajo en la cabina de pilotos se disminuye porque hay un tablero de interruptores
codificados por colores que agrupan cada sistema
La cabina de vuelo tambieacuten es increiacuteblemente funcional El sistema de piloto automaacutetico
GFC 700 completamente integrado utiliza los datos generados por el panel G1000 para
mejorar el rendimiento general del vuelo La informacioacuten de vuelo el rendimiento del
motor la navegacioacuten graacutefica y el nuevo sistema de radar se encuentran al alcance de sus
manos Con tanta innovacioacuten es hora de enfrentar la verdad Es la aeronave alternante
bimotor de mayor nivel en el mundo
Caracteriacutesticas
Primary Flight Display (PFD)
Multi-FunctionDisplay (MFD)
Piloto automaacutetico GFC 700 integrado de Garmin
Altitude and Heading Reference System (AHRS)
ADC
Receptores WAAS GPS duales con LPV Approach Capability
Mode ldquoSrdquo Transponder con identificacioacuten de vuelo y Servicio de informacioacuten de
traacutefico (TIS)
Sistema de audiobalizas digitalanaacutelogo
Indicacioacuten del motor en PFD y MFD en modo de reversioacuten
XM Radio y radar de climas satelital a color GWX 68 con exploracioacuten seleccionable
Terrain Awareness Warning System (TAWS-B)
Barometric Vertical Navigation (VNAV)
Interpretacioacuten de diagramas
Funcionamiento
El EFIS proporciona a la tripulacioacuten la informacioacuten necesaria para
A) Control de la aeronaveB) Navegacioacuten
Funciones del EFIS
bull Adquisicioacuten de datosbull Proceso de datosbull Presentacioacuten de los datos
La adquisicioacuten y proceso de datos es realizado por los DMC y la presentacioacuten en el PFD y el NDExisten 3 DMC y son iguales e intercambiables Estos DMC estaacuten divididos en 4 partes
bull Adquisicioacuten de datosbull Canal de procesos de datos del PFDbull Canal de procesos de datos del NDbull Canal de procesos de datos del PECAMLos datos de los sistemas del avioacuten le llegan en ARINC 429 y los datos del radar meteoroloacutegico en Arinc453 (liacutenea de alta velocidad)El Panel de Control del EFIS se une a los DCM mediante ARINC 429
Consta de dos pantallas el PFD y el ND
Las Indicaciones del PFD son
Existen dos Controles del PFD uno para el capitaacuten y otro para el copiloto y constan debull Ventana de referencia baromeacutetricabull Selectores de referencia baromeacutetricabull Pulsador ILSbull Pulsador FD OFF
Se puede elegir distintas presentaciones seguacuten el modo utilizando el mando del NDbull ROSE
1048707LS Muestra las desviaciones del sistema de aterrizaje1048707VOR Muestra las indicaciones de desviacioacuten del VOR y del Radial de VOR1048707NAV Posicioacuten horizontal del avioacuten respecto al plan de vuelo
bull ARC Presenta la desviacioacuten del plan de vuelo en un diagrama de 90o
bull PLAN Mapa orientado al norte verdadero Estaacute centrado en uno de los puntos del plan deVuelobull ENGINE Principales paraacutemetros del motor
En caso de fallo en alguna pantalla del EFIS la imagen del PFD prevalece sobre el NDY del mismo modo cuando se produce un fallo en alguacuten DMC podemos conectar el DMC 3 para reemplazarlo
EFIS NDEHSI
La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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la velocidad aerodinaacutemica altitud rumbo actitud velocidad vertical y guintildeada La PFD estaacute disentildeado para mejorar la conciencia de la situacioacuten de un piloto mediante la integracioacuten de esta informacioacuten en una sola pantalla en lugar de seis diferentes instrumentos analoacutegicos reduciendo la cantidad de tiempo necesario para controlar los instrumentos Los nombres de laquoElectronicAttitude Directorraquo y laquoElectronic Horizontal SituationIndicatorraquo son utilizados por algunos fabricantes Sin embargo una ADI simulada es soacutelo la pieza central de la PFD La informacioacuten adicional estaacute superpuesta a ambas y dispuestos alrededor del graacutefico
Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
El MFD (Multi-FunctionDisplay) muestra la navegacioacuten y la informacioacuten en tiempo real de muacuteltiples sistemas Las pantallas multifuncionales con frecuencia se idearon como laquocartas centralizadasraquo o laquocartas digitalesraquo donde las tripulaciones pueden superponer informaciones diferentes sobre un mapa o un graacutefico Ejemplos de informacioacuten de superposicioacuten MFD incluir plan de ruta actual de la aeronave informacioacuten del tiempo provista en el radar de a bordo o bien por los radares meteoroloacutegicos en tierra por ejemplo NEXRAD el espacio aeacutereo restringido y el traacutefico de aeronaves Los equipos multifuncionales tambieacuten puede ser usado para ver otros tipos de recubrimiento de los datos (por ejemplo el plan de ruta actual) y se calcula superposicioacuten de datos de tipo por ejemplo el deslizamiento de radio de la aeronave dada la situacioacuten actual sobre el terreno los vientos y la velocidad de la aeronave y de altitud
Las pantallas multifuncionales tambieacuten puede mostrar informacioacuten acerca de los sistemas de aeronaves tales como el combustible y los sistemas eleacutectricos Al igual que con la PFD el MFD se puede cambiar el color o la forma de los datos para alertar a la tripulacioacuten a situaciones peligrosas Electroacutenica centralizada de seguimiento de aeronaves (ECAM)
Transponders
Los lsquotranspondersrsquo son sistemas de comunicacioacuten y control que respondenautomaacuteticamente cuando reciben un mensaje o sentildeal El teacutermino proviene de la contraccioacuten de la palabra transmitor y responderRecepcioacuten amplificacioacuten y remisioacuten enuna banda distinta de una sentildeal (estos transpondendores se utilizan en comunicaciones espaciales para adaptar la sentildeal sateacutelite entrantesaliente a la frecuencia de los equiposen banda base)Respuesta automaacutetica de un mensaje (predeterminado o no) a larecepcioacuten de una sentildeal concreta de interrogacioacuten (estos transpondedores se utilizan en aeronaacuteutica para sistemas de pseudo-radar)
TCAS
Un TCAS o Sistema de alerta de traacutefico y evasioacuten de colisioacuten (Trafficalert and
CollisionAvoidanceSystem) es un sistema embarcado que preveacute posibles colisiones entre
diferentes aeronaves y funciona independientemente a los servicios de traacutensito aeacutereoEl
dispositivo se compone de 3 elementos baacutesicos
ComputadorCentraliza calcula y gestiona las funciones de vigilancia rastreo deteccioacuten
maniobras evasivas y generacioacuten de avisos entre otros
AntenasDispone de dos antenas independientes a la antena del transpondedor
situadas una en la parte superior y otra en la parte inferior de la aeronave
Panel de controlInterface entre el piloto y el sistema Consta de una pantalla donde se
muestran los traacuteficos detectados (en aviones modernos este dispositivo estaacute integrado en
la pantalla de navegacioacuten conocida como glasscockpit Ademaacutes consta de botones para
seleccionar diferentes modos de funcionamiento variar el rango y diferentes opciones de
mostrar la informacioacuten
FMS (Flight Management System)
FMS ( Flight Management System)Un sistema de gestioacuten de vuelo (FMS) es una parte fundamental de la avioacutenica de un avioacuten moderno Un FMS es un sistema informaacuteticoespecial que realiza una amplia variedad de tareas durante el vuelo la reduccioacuten de la carga de trabajo de la tripulacioacuten de vuelo hasta el punto de que los aviones modernos yano llevar a los ingenieros de vuelo o navegadores Una funcioacuten principal es el vuelo de gestioacuten del plan de vuelo Uso de diferentes sensores (como el GPS y el INS) paradeterminar la posicioacuten de la aeronave el FMS puede guiar piloto automaacutetico de la aeronave a lo largo del plan de vuelo Desde la cabina del piloto el FMS es normalmentecontrolada a traveacutes de una Unidad de Control Display (CDU) que incorpora una pequentildea pantalla y el teclado El FMS enviacutea el plan de vuelo para la exhibicioacuten en el EFISnavegacioacuten de la pantalla (ND) o una pantalla multifuncioacuten (MFD)
Equipo radar meteoroloacutegico (Efecto Doppler)
Un radar meteoroloacutegico o radar meteo es un tipo de radar usado en meteorologiacutea para localizar precipitaciones calcular sustrayectorias y estimar sus tipos (lluvia nieve granizo etc) Ademaacutes los datos tridimensionales pueden analizarse para extraer la estructura de las tormentas y supotencial de trayectoria y de dantildeo Finalmente los ecos de precipitaciones y de atmoacutesfera clara del radar El radar meteo permite estimar la direccioacuten y velocidad del viento en laszonas bajas de la atmosfera
Sistema radar
El radar (RAdioDetection And Ranging ldquodeteccioacuten y medicioacuten de distancias por radiordquo) es un sistema que usa ondas electromagneacuteticas para medir distanciasaltitudes direcciones y velocidades de objetos estaacuteticos o moacuteviles como aeronaves barcos vehiacuteculos motorizados formaciones meteoroloacutegicas y el propio terreno Sufuncionamiento se basa en emitir un impulso de radio que se refleja en el objetivo y se recibe tiacutepicamente en la misma posicioacuten del emisor A partir de este eco se puedeextraer gran cantidad de
informacioacuten El uso de ondas electromagneacuteticas permite detectarobjetos maacutes allaacute desde el tipo de emisioacuten (luz calor)
Ejemplo de una cabina de vuelo
Panorama general
El Baron G58 lo transporta de manera segura en una cabina de vuelo completamente
integrada que exhibe grandes voluacutemenes de informacioacuten en una pantalla simple e
intuitiva
Debido a que un vuelo sin inconvenientes comienza con una ingeniosa cabina de vuelo
la aeronave de uacuteltima generacioacuten Baron G58 ahora tiene incluido como base un sistema
completamente integrado de pantalla electroacutenica de vuelo Garmin G1000reg Sus
caracteriacutesticas incluyen dos monitores LCD de alta resolucioacuten estaacutendares de 104 pulgadas
que muestran instrumentos de vuelo mapas moacuteviles y datos de navegacioacuten e
identificacioacuten Esta tecnologiacutea de vanguardia reduce la carga de trabajo del piloto y ayuda
ampliamente a tener conciencia de las situaciones para garantizar un vuelo seguro
El panel de instrumentos del Baron es claro y estaacute organizado de manera loacutegica La carga
de trabajo en la cabina de pilotos se disminuye porque hay un tablero de interruptores
codificados por colores que agrupan cada sistema
La cabina de vuelo tambieacuten es increiacuteblemente funcional El sistema de piloto automaacutetico
GFC 700 completamente integrado utiliza los datos generados por el panel G1000 para
mejorar el rendimiento general del vuelo La informacioacuten de vuelo el rendimiento del
motor la navegacioacuten graacutefica y el nuevo sistema de radar se encuentran al alcance de sus
manos Con tanta innovacioacuten es hora de enfrentar la verdad Es la aeronave alternante
bimotor de mayor nivel en el mundo
Caracteriacutesticas
Primary Flight Display (PFD)
Multi-FunctionDisplay (MFD)
Piloto automaacutetico GFC 700 integrado de Garmin
Altitude and Heading Reference System (AHRS)
ADC
Receptores WAAS GPS duales con LPV Approach Capability
Mode ldquoSrdquo Transponder con identificacioacuten de vuelo y Servicio de informacioacuten de
traacutefico (TIS)
Sistema de audiobalizas digitalanaacutelogo
Indicacioacuten del motor en PFD y MFD en modo de reversioacuten
XM Radio y radar de climas satelital a color GWX 68 con exploracioacuten seleccionable
Terrain Awareness Warning System (TAWS-B)
Barometric Vertical Navigation (VNAV)
Interpretacioacuten de diagramas
Funcionamiento
El EFIS proporciona a la tripulacioacuten la informacioacuten necesaria para
A) Control de la aeronaveB) Navegacioacuten
Funciones del EFIS
bull Adquisicioacuten de datosbull Proceso de datosbull Presentacioacuten de los datos
La adquisicioacuten y proceso de datos es realizado por los DMC y la presentacioacuten en el PFD y el NDExisten 3 DMC y son iguales e intercambiables Estos DMC estaacuten divididos en 4 partes
bull Adquisicioacuten de datosbull Canal de procesos de datos del PFDbull Canal de procesos de datos del NDbull Canal de procesos de datos del PECAMLos datos de los sistemas del avioacuten le llegan en ARINC 429 y los datos del radar meteoroloacutegico en Arinc453 (liacutenea de alta velocidad)El Panel de Control del EFIS se une a los DCM mediante ARINC 429
Consta de dos pantallas el PFD y el ND
Las Indicaciones del PFD son
Existen dos Controles del PFD uno para el capitaacuten y otro para el copiloto y constan debull Ventana de referencia baromeacutetricabull Selectores de referencia baromeacutetricabull Pulsador ILSbull Pulsador FD OFF
Se puede elegir distintas presentaciones seguacuten el modo utilizando el mando del NDbull ROSE
1048707LS Muestra las desviaciones del sistema de aterrizaje1048707VOR Muestra las indicaciones de desviacioacuten del VOR y del Radial de VOR1048707NAV Posicioacuten horizontal del avioacuten respecto al plan de vuelo
bull ARC Presenta la desviacioacuten del plan de vuelo en un diagrama de 90o
bull PLAN Mapa orientado al norte verdadero Estaacute centrado en uno de los puntos del plan deVuelobull ENGINE Principales paraacutemetros del motor
En caso de fallo en alguna pantalla del EFIS la imagen del PFD prevalece sobre el NDY del mismo modo cuando se produce un fallo en alguacuten DMC podemos conectar el DMC 3 para reemplazarlo
EFIS NDEHSI
La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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ComputadorCentraliza calcula y gestiona las funciones de vigilancia rastreo deteccioacuten
maniobras evasivas y generacioacuten de avisos entre otros
AntenasDispone de dos antenas independientes a la antena del transpondedor
situadas una en la parte superior y otra en la parte inferior de la aeronave
Panel de controlInterface entre el piloto y el sistema Consta de una pantalla donde se
muestran los traacuteficos detectados (en aviones modernos este dispositivo estaacute integrado en
la pantalla de navegacioacuten conocida como glasscockpit Ademaacutes consta de botones para
seleccionar diferentes modos de funcionamiento variar el rango y diferentes opciones de
mostrar la informacioacuten
FMS (Flight Management System)
FMS ( Flight Management System)Un sistema de gestioacuten de vuelo (FMS) es una parte fundamental de la avioacutenica de un avioacuten moderno Un FMS es un sistema informaacuteticoespecial que realiza una amplia variedad de tareas durante el vuelo la reduccioacuten de la carga de trabajo de la tripulacioacuten de vuelo hasta el punto de que los aviones modernos yano llevar a los ingenieros de vuelo o navegadores Una funcioacuten principal es el vuelo de gestioacuten del plan de vuelo Uso de diferentes sensores (como el GPS y el INS) paradeterminar la posicioacuten de la aeronave el FMS puede guiar piloto automaacutetico de la aeronave a lo largo del plan de vuelo Desde la cabina del piloto el FMS es normalmentecontrolada a traveacutes de una Unidad de Control Display (CDU) que incorpora una pequentildea pantalla y el teclado El FMS enviacutea el plan de vuelo para la exhibicioacuten en el EFISnavegacioacuten de la pantalla (ND) o una pantalla multifuncioacuten (MFD)
Equipo radar meteoroloacutegico (Efecto Doppler)
Un radar meteoroloacutegico o radar meteo es un tipo de radar usado en meteorologiacutea para localizar precipitaciones calcular sustrayectorias y estimar sus tipos (lluvia nieve granizo etc) Ademaacutes los datos tridimensionales pueden analizarse para extraer la estructura de las tormentas y supotencial de trayectoria y de dantildeo Finalmente los ecos de precipitaciones y de atmoacutesfera clara del radar El radar meteo permite estimar la direccioacuten y velocidad del viento en laszonas bajas de la atmosfera
Sistema radar
El radar (RAdioDetection And Ranging ldquodeteccioacuten y medicioacuten de distancias por radiordquo) es un sistema que usa ondas electromagneacuteticas para medir distanciasaltitudes direcciones y velocidades de objetos estaacuteticos o moacuteviles como aeronaves barcos vehiacuteculos motorizados formaciones meteoroloacutegicas y el propio terreno Sufuncionamiento se basa en emitir un impulso de radio que se refleja en el objetivo y se recibe tiacutepicamente en la misma posicioacuten del emisor A partir de este eco se puedeextraer gran cantidad de
informacioacuten El uso de ondas electromagneacuteticas permite detectarobjetos maacutes allaacute desde el tipo de emisioacuten (luz calor)
Ejemplo de una cabina de vuelo
Panorama general
El Baron G58 lo transporta de manera segura en una cabina de vuelo completamente
integrada que exhibe grandes voluacutemenes de informacioacuten en una pantalla simple e
intuitiva
Debido a que un vuelo sin inconvenientes comienza con una ingeniosa cabina de vuelo
la aeronave de uacuteltima generacioacuten Baron G58 ahora tiene incluido como base un sistema
completamente integrado de pantalla electroacutenica de vuelo Garmin G1000reg Sus
caracteriacutesticas incluyen dos monitores LCD de alta resolucioacuten estaacutendares de 104 pulgadas
que muestran instrumentos de vuelo mapas moacuteviles y datos de navegacioacuten e
identificacioacuten Esta tecnologiacutea de vanguardia reduce la carga de trabajo del piloto y ayuda
ampliamente a tener conciencia de las situaciones para garantizar un vuelo seguro
El panel de instrumentos del Baron es claro y estaacute organizado de manera loacutegica La carga
de trabajo en la cabina de pilotos se disminuye porque hay un tablero de interruptores
codificados por colores que agrupan cada sistema
La cabina de vuelo tambieacuten es increiacuteblemente funcional El sistema de piloto automaacutetico
GFC 700 completamente integrado utiliza los datos generados por el panel G1000 para
mejorar el rendimiento general del vuelo La informacioacuten de vuelo el rendimiento del
motor la navegacioacuten graacutefica y el nuevo sistema de radar se encuentran al alcance de sus
manos Con tanta innovacioacuten es hora de enfrentar la verdad Es la aeronave alternante
bimotor de mayor nivel en el mundo
Caracteriacutesticas
Primary Flight Display (PFD)
Multi-FunctionDisplay (MFD)
Piloto automaacutetico GFC 700 integrado de Garmin
Altitude and Heading Reference System (AHRS)
ADC
Receptores WAAS GPS duales con LPV Approach Capability
Mode ldquoSrdquo Transponder con identificacioacuten de vuelo y Servicio de informacioacuten de
traacutefico (TIS)
Sistema de audiobalizas digitalanaacutelogo
Indicacioacuten del motor en PFD y MFD en modo de reversioacuten
XM Radio y radar de climas satelital a color GWX 68 con exploracioacuten seleccionable
Terrain Awareness Warning System (TAWS-B)
Barometric Vertical Navigation (VNAV)
Interpretacioacuten de diagramas
Funcionamiento
El EFIS proporciona a la tripulacioacuten la informacioacuten necesaria para
A) Control de la aeronaveB) Navegacioacuten
Funciones del EFIS
bull Adquisicioacuten de datosbull Proceso de datosbull Presentacioacuten de los datos
La adquisicioacuten y proceso de datos es realizado por los DMC y la presentacioacuten en el PFD y el NDExisten 3 DMC y son iguales e intercambiables Estos DMC estaacuten divididos en 4 partes
bull Adquisicioacuten de datosbull Canal de procesos de datos del PFDbull Canal de procesos de datos del NDbull Canal de procesos de datos del PECAMLos datos de los sistemas del avioacuten le llegan en ARINC 429 y los datos del radar meteoroloacutegico en Arinc453 (liacutenea de alta velocidad)El Panel de Control del EFIS se une a los DCM mediante ARINC 429
Consta de dos pantallas el PFD y el ND
Las Indicaciones del PFD son
Existen dos Controles del PFD uno para el capitaacuten y otro para el copiloto y constan debull Ventana de referencia baromeacutetricabull Selectores de referencia baromeacutetricabull Pulsador ILSbull Pulsador FD OFF
Se puede elegir distintas presentaciones seguacuten el modo utilizando el mando del NDbull ROSE
1048707LS Muestra las desviaciones del sistema de aterrizaje1048707VOR Muestra las indicaciones de desviacioacuten del VOR y del Radial de VOR1048707NAV Posicioacuten horizontal del avioacuten respecto al plan de vuelo
bull ARC Presenta la desviacioacuten del plan de vuelo en un diagrama de 90o
bull PLAN Mapa orientado al norte verdadero Estaacute centrado en uno de los puntos del plan deVuelobull ENGINE Principales paraacutemetros del motor
En caso de fallo en alguna pantalla del EFIS la imagen del PFD prevalece sobre el NDY del mismo modo cuando se produce un fallo en alguacuten DMC podemos conectar el DMC 3 para reemplazarlo
EFIS NDEHSI
La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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informacioacuten El uso de ondas electromagneacuteticas permite detectarobjetos maacutes allaacute desde el tipo de emisioacuten (luz calor)
Ejemplo de una cabina de vuelo
Panorama general
El Baron G58 lo transporta de manera segura en una cabina de vuelo completamente
integrada que exhibe grandes voluacutemenes de informacioacuten en una pantalla simple e
intuitiva
Debido a que un vuelo sin inconvenientes comienza con una ingeniosa cabina de vuelo
la aeronave de uacuteltima generacioacuten Baron G58 ahora tiene incluido como base un sistema
completamente integrado de pantalla electroacutenica de vuelo Garmin G1000reg Sus
caracteriacutesticas incluyen dos monitores LCD de alta resolucioacuten estaacutendares de 104 pulgadas
que muestran instrumentos de vuelo mapas moacuteviles y datos de navegacioacuten e
identificacioacuten Esta tecnologiacutea de vanguardia reduce la carga de trabajo del piloto y ayuda
ampliamente a tener conciencia de las situaciones para garantizar un vuelo seguro
El panel de instrumentos del Baron es claro y estaacute organizado de manera loacutegica La carga
de trabajo en la cabina de pilotos se disminuye porque hay un tablero de interruptores
codificados por colores que agrupan cada sistema
La cabina de vuelo tambieacuten es increiacuteblemente funcional El sistema de piloto automaacutetico
GFC 700 completamente integrado utiliza los datos generados por el panel G1000 para
mejorar el rendimiento general del vuelo La informacioacuten de vuelo el rendimiento del
motor la navegacioacuten graacutefica y el nuevo sistema de radar se encuentran al alcance de sus
manos Con tanta innovacioacuten es hora de enfrentar la verdad Es la aeronave alternante
bimotor de mayor nivel en el mundo
Caracteriacutesticas
Primary Flight Display (PFD)
Multi-FunctionDisplay (MFD)
Piloto automaacutetico GFC 700 integrado de Garmin
Altitude and Heading Reference System (AHRS)
ADC
Receptores WAAS GPS duales con LPV Approach Capability
Mode ldquoSrdquo Transponder con identificacioacuten de vuelo y Servicio de informacioacuten de
traacutefico (TIS)
Sistema de audiobalizas digitalanaacutelogo
Indicacioacuten del motor en PFD y MFD en modo de reversioacuten
XM Radio y radar de climas satelital a color GWX 68 con exploracioacuten seleccionable
Terrain Awareness Warning System (TAWS-B)
Barometric Vertical Navigation (VNAV)
Interpretacioacuten de diagramas
Funcionamiento
El EFIS proporciona a la tripulacioacuten la informacioacuten necesaria para
A) Control de la aeronaveB) Navegacioacuten
Funciones del EFIS
bull Adquisicioacuten de datosbull Proceso de datosbull Presentacioacuten de los datos
La adquisicioacuten y proceso de datos es realizado por los DMC y la presentacioacuten en el PFD y el NDExisten 3 DMC y son iguales e intercambiables Estos DMC estaacuten divididos en 4 partes
bull Adquisicioacuten de datosbull Canal de procesos de datos del PFDbull Canal de procesos de datos del NDbull Canal de procesos de datos del PECAMLos datos de los sistemas del avioacuten le llegan en ARINC 429 y los datos del radar meteoroloacutegico en Arinc453 (liacutenea de alta velocidad)El Panel de Control del EFIS se une a los DCM mediante ARINC 429
Consta de dos pantallas el PFD y el ND
Las Indicaciones del PFD son
Existen dos Controles del PFD uno para el capitaacuten y otro para el copiloto y constan debull Ventana de referencia baromeacutetricabull Selectores de referencia baromeacutetricabull Pulsador ILSbull Pulsador FD OFF
Se puede elegir distintas presentaciones seguacuten el modo utilizando el mando del NDbull ROSE
1048707LS Muestra las desviaciones del sistema de aterrizaje1048707VOR Muestra las indicaciones de desviacioacuten del VOR y del Radial de VOR1048707NAV Posicioacuten horizontal del avioacuten respecto al plan de vuelo
bull ARC Presenta la desviacioacuten del plan de vuelo en un diagrama de 90o
bull PLAN Mapa orientado al norte verdadero Estaacute centrado en uno de los puntos del plan deVuelobull ENGINE Principales paraacutemetros del motor
En caso de fallo en alguna pantalla del EFIS la imagen del PFD prevalece sobre el NDY del mismo modo cuando se produce un fallo en alguacuten DMC podemos conectar el DMC 3 para reemplazarlo
EFIS NDEHSI
La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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Multi-FunctionDisplay (MFD)
Piloto automaacutetico GFC 700 integrado de Garmin
Altitude and Heading Reference System (AHRS)
ADC
Receptores WAAS GPS duales con LPV Approach Capability
Mode ldquoSrdquo Transponder con identificacioacuten de vuelo y Servicio de informacioacuten de
traacutefico (TIS)
Sistema de audiobalizas digitalanaacutelogo
Indicacioacuten del motor en PFD y MFD en modo de reversioacuten
XM Radio y radar de climas satelital a color GWX 68 con exploracioacuten seleccionable
Terrain Awareness Warning System (TAWS-B)
Barometric Vertical Navigation (VNAV)
Interpretacioacuten de diagramas
Funcionamiento
El EFIS proporciona a la tripulacioacuten la informacioacuten necesaria para
A) Control de la aeronaveB) Navegacioacuten
Funciones del EFIS
bull Adquisicioacuten de datosbull Proceso de datosbull Presentacioacuten de los datos
La adquisicioacuten y proceso de datos es realizado por los DMC y la presentacioacuten en el PFD y el NDExisten 3 DMC y son iguales e intercambiables Estos DMC estaacuten divididos en 4 partes
bull Adquisicioacuten de datosbull Canal de procesos de datos del PFDbull Canal de procesos de datos del NDbull Canal de procesos de datos del PECAMLos datos de los sistemas del avioacuten le llegan en ARINC 429 y los datos del radar meteoroloacutegico en Arinc453 (liacutenea de alta velocidad)El Panel de Control del EFIS se une a los DCM mediante ARINC 429
Consta de dos pantallas el PFD y el ND
Las Indicaciones del PFD son
Existen dos Controles del PFD uno para el capitaacuten y otro para el copiloto y constan debull Ventana de referencia baromeacutetricabull Selectores de referencia baromeacutetricabull Pulsador ILSbull Pulsador FD OFF
Se puede elegir distintas presentaciones seguacuten el modo utilizando el mando del NDbull ROSE
1048707LS Muestra las desviaciones del sistema de aterrizaje1048707VOR Muestra las indicaciones de desviacioacuten del VOR y del Radial de VOR1048707NAV Posicioacuten horizontal del avioacuten respecto al plan de vuelo
bull ARC Presenta la desviacioacuten del plan de vuelo en un diagrama de 90o
bull PLAN Mapa orientado al norte verdadero Estaacute centrado en uno de los puntos del plan deVuelobull ENGINE Principales paraacutemetros del motor
En caso de fallo en alguna pantalla del EFIS la imagen del PFD prevalece sobre el NDY del mismo modo cuando se produce un fallo en alguacuten DMC podemos conectar el DMC 3 para reemplazarlo
EFIS NDEHSI
La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
-
- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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Funcionamiento
El EFIS proporciona a la tripulacioacuten la informacioacuten necesaria para
A) Control de la aeronaveB) Navegacioacuten
Funciones del EFIS
bull Adquisicioacuten de datosbull Proceso de datosbull Presentacioacuten de los datos
La adquisicioacuten y proceso de datos es realizado por los DMC y la presentacioacuten en el PFD y el NDExisten 3 DMC y son iguales e intercambiables Estos DMC estaacuten divididos en 4 partes
bull Adquisicioacuten de datosbull Canal de procesos de datos del PFDbull Canal de procesos de datos del NDbull Canal de procesos de datos del PECAMLos datos de los sistemas del avioacuten le llegan en ARINC 429 y los datos del radar meteoroloacutegico en Arinc453 (liacutenea de alta velocidad)El Panel de Control del EFIS se une a los DCM mediante ARINC 429
Consta de dos pantallas el PFD y el ND
Las Indicaciones del PFD son
Existen dos Controles del PFD uno para el capitaacuten y otro para el copiloto y constan debull Ventana de referencia baromeacutetricabull Selectores de referencia baromeacutetricabull Pulsador ILSbull Pulsador FD OFF
Se puede elegir distintas presentaciones seguacuten el modo utilizando el mando del NDbull ROSE
1048707LS Muestra las desviaciones del sistema de aterrizaje1048707VOR Muestra las indicaciones de desviacioacuten del VOR y del Radial de VOR1048707NAV Posicioacuten horizontal del avioacuten respecto al plan de vuelo
bull ARC Presenta la desviacioacuten del plan de vuelo en un diagrama de 90o
bull PLAN Mapa orientado al norte verdadero Estaacute centrado en uno de los puntos del plan deVuelobull ENGINE Principales paraacutemetros del motor
En caso de fallo en alguna pantalla del EFIS la imagen del PFD prevalece sobre el NDY del mismo modo cuando se produce un fallo en alguacuten DMC podemos conectar el DMC 3 para reemplazarlo
EFIS NDEHSI
La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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Se puede elegir distintas presentaciones seguacuten el modo utilizando el mando del NDbull ROSE
1048707LS Muestra las desviaciones del sistema de aterrizaje1048707VOR Muestra las indicaciones de desviacioacuten del VOR y del Radial de VOR1048707NAV Posicioacuten horizontal del avioacuten respecto al plan de vuelo
bull ARC Presenta la desviacioacuten del plan de vuelo en un diagrama de 90o
bull PLAN Mapa orientado al norte verdadero Estaacute centrado en uno de los puntos del plan deVuelobull ENGINE Principales paraacutemetros del motor
En caso de fallo en alguna pantalla del EFIS la imagen del PFD prevalece sobre el NDY del mismo modo cuando se produce un fallo en alguacuten DMC podemos conectar el DMC 3 para reemplazarlo
EFIS NDEHSI
La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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EFIS NDEHSI
La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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La pantalla ND presenta los principales datos de navegacioacuten Es laequivalente al HSI
convencional La presentacioacuten de los colores tiene el siguientesignificado
Verde Condiciones dinaacutemicas (rumbo presente alcance seleccionadoradioayudas
sintonizadas manualmente) asiacute como presentacioacuten de los modos FDadquiridos
Blanco Informacioacuten de situacioacuten actual (ruta volada ETA DME a WPT vectortendencia
ruta VORILS seleccionada) escalas desviacioacuten de ruta o senda modos FDarmados
Magenta Info Activa (FPL activo WP activos) Cyan
Azul Informacioacuten noactiva y adicional (Estaciones VOR ARP radioayudas no en la ruta
etc)
Rojo Avisos dealarma
Aacutembar Avisos de precaucioacuten
Negro Aacutereas sin informacioacuten y apagado de pantallas
Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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Subsistema mecaacutenico
Los sistemas mecaacutenicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes dispositivos o elementos que tienen como funcioacuten especiacutefica transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al transformar distintos tipos de energiacutea
Se caracterizan por presentar elementos o piezas soacutelidos con el objeto de realizar movimientos por accioacuten o efecto de una fuerzaEn ocasiones pueden asociarse con sistemas eleacutectricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energiacutea eleacutectricaEn general la mayor cantidad de sistemas mecaacutenicos usados actualmente son propulsados por motores de combustioacuten interna
En los sistemas mecaacutenicos se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimientoComo el movimiento tiene una intensidad y una direccioacuten en ocasiones es necesario cambiar esa direccioacuten yo aumentar la intensidad y para ello se utilizan mecanismosEn general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotacioacuten) o lineal (movimiento de translacioacuten) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular
Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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Hidraacuteulico
A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci se preocupoacute de analizar el vuelo de los paacutejaros y anticipoacute varios disentildeos que despueacutes resultaron realizables Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviacioacuten se encuentran el tornillo aeacutereo o heacutelice y el paracaiacutedas
Quien inventoacute el avioacuten no fue soacutelo una persona sino que un equipo de a dos estos fueron los hermanos Wright quienes eran duentildeos de un taller de bicicletas en Ohio Estados Unidos Fueron Wilbur y Oliver Wright quienes lograron desarrollar el primer avioacuten a comienzos del siglo XX esto es el primer avioacuten funcional ya que bosquejos de sontildeadores existieron antes en la historia como los de Leonardo da Vinci Aquella proeza se llevoacute a cabo el 17 de diciembre de 1903 La aeronave se llamoacute Flyer Luego Kitty Hawk (estado de Carolina del Norte) ya que en aquella ciudad se llevoacute a cabo el primer vuelo
Una figura importante entre los disentildeadores fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn HammondCurtiss de Hammondsport Nueva York En 1907 realizoacute en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin propulsado por un motor de motocicleta de la faacutebrica de Curtiss que eacutel mismo habiacutea modificado El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto franceacutes Louis Bleacuteriot El diacutea 25 de julio de 1909 durante 355 minutos recorrioacute 37 kiloacutemetros desde Calais Francia a Dover Inglaterra en un avioacuten monoplano disentildeado y fabricado por eacutel mismoPoseiacutea un motor en base a gasolina y contaba con cuatro cilindros y 12 caballos de fuerza La hazantildea se llevoacute a cabo en los Estados Unidos La aeronave se llegoacute a elevar tres metros de la tierra y logroacute volar por 30 metros Quien pilotoacute la nave fue Oliver Lo primero de que se preocuparon en su disentildeo fue del tema de los timones Luego del motor que propulsionariacutea la maacutequina para terminar en el disentildeo de la heacutelice Un nuevo avance fue el del brasilero Alberto Santos-Dumont que en 1906 realizoacute puacuteblicamente el primer vuelo de un avioacuten que podiacutea volar por sus propios medios a diferencia del de los hermanos Wright que precisaba la ayuda externa de una catapulta para poder iniciar el vuelo
Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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Los fluidos ya sean liacutequidos o gases son importantes medios para transmitir sentildeales yo potencias y tienen un amplio campo de aplicacioacuten en las estructuras productivas Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un liacutequido se llaman sistemas hidraacuteulicos El liacutequido puede ser agua aceites o substancias no oxidantes y lubricantes para evitar problemas de oxidacioacuten y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento
Los primeros sistemas hidraacuteulicos se introdujeron en el avioacuten a comienzos delos antildeos 30 con la aparicioacuten de las primeras heacutelices de paso variable en 1933en el Boeing B-247D que permitieron reducir la carrera de despegue yaumentar la velocidad de ascenso y de crucero En 1936 American Airlinese empezoacute a operar con DC-3 el primer avioacuten que permitioacute a las aeroliacuteneas ganar dinero con el transporte de pasajeros y que incluiacutea trenes replegables medianteun sistema hidraacuteulico lo que liberoacute a los pilotos de tener que hacerlo de formamanual durante el despegue y aterrizaje Desde entonces el papel de lossistemas hidraacuteulicos en el avioacuten ha sido creciente incrementaacutendose tambieacuten deforma notable la potencia demandada por ellos Desde el primer momento lapotencia hidraacuteulica se percibioacute como un sistema eficaz para convertir laspequentildeas y de baja energiacutea demandas del piloto en los mandos de vuelo endesplazamientos de alta energiacutea en las superficies de control del avioacuten (DC-4)La introduccioacuten de mandos de vuelo asistidos fue una aplicacioacuten inmediata dela energiacutea hidraacuteulica en aviones cada vez maacutes raacutepidos y con mayoresdemandas de maniobrabilidad Esta aplicacioacuten convirtioacute los sistemas hidraacuteulicos en elementos criacuteticos desde el punto de seguridad del avioacuten dondela posibilidad de fallos simples no podiacutea comprometer el gobierno de la aeronave Los sistemas hidraacuteulicos evolucionaron incorporando bombas y actuadores muacuteltiples asiacute como acumuladores como una solucioacuten paraaumentar las fiabilidad de estos sistemasLos sistemas hidraacuteulicos son todaviacutea hoy el medio maacutes efectivo para transmitir potencia a los mandos primarios y secundarios de vuelo trenes de aterrizajefrenos puertas y rampas No obstante existen esfuerzos importantes hoy endiacutea para remplazar el uso de sistemas hidraacuteulicos mediante sistemas eleacutectricosen algunas aacutereas A pesar de todo los sistemas hidraacuteulicos han mantenido suposicioacuten de dominancia debido fundamentalmente a su bajo peso por unidadde potencia Incluso con el uso de materiales magneacuteticos basados en tierrasraras la relacioacuten potencial peso de los sistemas hidraacuteulicos es significativamente mayor que la de los eleacutectricos especialmente para potenciaspor encima de los 3 KWLos principales requerimientos para el desempentildeo de las misionesencomendadas a cualquier sistema embarcado son bajo peso bajo volumenbajo coste de adquisicioacuten alta fiabilidad y bajo mantenimiento
Partes del sistema hidraulico
El sistema hidraacuteulico baacutesico estaacute compuesto por seis elementos principales
Un acumulador
Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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Una bomba Una vaacutelvula de control Un actuador Un filtro Una vaacutelvula de liberacioacuten
Valvulas
Las vaacutelvulas se utilizan para transmitir la potencia necesaria a los actuadoresque nos daraacuten una salida mecaacutenica controlada generalmente como una fuerzaaplicada a una velocidad determinada o como un momento y su velocidad derotacioacuten correspondiente
Bombas
Generadores de Presioacuten utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos de eacutembolos o de engranajes pues son los que pueden alcanzar las presiones de Trabajo (P) que requieren los sistemas y que van entre 100 y 250 bars El caudal (q) variacutea entre 40 cm^3seg y 5000 cm^3seg Asiacute por ejemplo una bomba que trabaja con un q=500 cm^3seg y 250 bar de presioacuten entrega una potencia hidraacuteulica de P= 2500000005 = 125 KW
Las bombas hidraacuteulicas son uno de los elementos hidraacuteulicos maacutes importantes que actuacutean en un sistema hidraacuteulico sobre todo un sistema hidraacuteulico de aviacioacuten pues de ellas depende el funcionamiento de los trenes de aterrizaje el movimiento de algunas superficies de control ya sean primarias o secundarias y n sinnuacutemero de elementos en el interior de las aeronaves En los grandes aviones existen dos y hasta tres sistemas hidraacuteulicos independientes cuyas bombas se accionan mediante combinacioacuten de medios impulsores De esta forma la fiabilidad o seguridad de los sistemas hidraacuteulicos es excepcionalmente alta pues resulta muy improbable un fallo total Por ejemplo el Airbus A320 cuenta con tres sistemas hidraacuteulicos independientes que se denominan sistema amarillo sistema azul y sistema verde donde cada uno de ellos actuacutea sobre diferentes mecanismos
La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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La presioacuten hidraacuteulica nominal de los sistemas hidraacuteulicos de aeronaves de altas prestaciones es de 3000 psi no obstante tambieacuten se emplean presiones menores Existen sistemas en los cuales cabe distinguir dos tipos de presiones nominales llamadas presiones de maacutexima y presioacuten de vuelo en crucero Las primeras se emplean en caso de prestaciones maacuteximas del sistema como de colaje y aterrizaje y las segundas como su nombre lo indica en condiciones de vuelo estabilizado cuando los requisitos del sistema hidraacuteulico son miacutenimos o esporaacutedicos
Bomba ManualSe debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere contrapresioacuten el accionamiento consumiraacute muy poca energiacutea y se limitaraacute a suministrar el caudal determinado Cuando exista la contrapresioacuten la energiacutea para mover el eacutembolo incrementaraacute en funcioacuten de la presioacuten que alcance el fluido
A continuacioacuten se muestra coacutemo al salir el pistoacuten se crea vaciacuteo en la caacutemara de bombeo Este vaciacuteo succiona el fluido del depoacutesito a traveacutes del antirretorno de aspiracioacuten y cierra el antirretorno de salida Al cambiar el sentido del pistoacuten el fluido sale cerrando el antirretorno de aspiracioacuten abriendo el de la liacutenea de impulsioacuten
Todas las bombas hidrostaacuteticas suministran el mismo volumen de liacutequido en cada ciclo y esto no variacutea en funcioacuten de la velocidad de accionamiento
Las unidades tiacutepicas son centiacutemetros cuacutebicos por revolucioacuten o litros por minutos En la mayoriacutea de los casos el caudal se determina a 1500 rpm
Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales Son empleadas en los circuitos hidraacuteulicos como fuente de presioacuten y de caudal
Por su forma de accionamiento- Manuales- Eleacutectricas- Arrastradas por el motor- Turbina de Aire
Por su forma de actuar- De engranajes- De pistones
Bombas de pistoacutenes El funcionamiento de dicha bomba se basa en un pistoacuten que se mueve dentro de un cilindro aspirando el fluido durante la carrera descendente (se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten) y descargaacutendolo en su carrera ascendente (se cierra la vaacutelvula de admisioacuten y se abre la de escape)
Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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Bombas de engranajes Las bombas de engranajes son muy utilizadas por su robustez su simplicidad de fabricacioacuten su rapidez de giro y su PotU masa bastante elevada Dado que su presioacuten maacutexima es bastante reducida su uso en aeronaves es bastante limitado Su rango de utilizacioacuten es de Pmaacutex 150 bars y Qmaacutex 50 ltsmin Los americanos utilizan en el DC 3 (Dakota) la bomba Pesco de 60 bars y girando a 3900 rpm Todas estas bombas se componen de dos pintildeones iguales los dientes son rectos y de envolvente de ciacuterculo El principio de funcionamiento es el siguiente durante la rotacioacuten los dientes de los pintildeones al entrar en contacto del lado de la descarga expulsan el aceite contenido en los huecos en tanto que el vaciacuteo que se crea al costado de los dientes del engranaje provoca la aspiracioacuten de aceite en los mismo huecos
Vaacutelvula de Control Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable
Actuador Tambieacuten llamados Martinetes son los encargados de transformar la presioacuten Hidraacuteulica en fuerza y movimiento
Valores requeridos a los actuadores
ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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ACTUADOR CONDICIONFmax [Kg]
CARRERA [mm]
TREN RETRACCION 700 100
PRINCIPAL EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
PRINCIPAL EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
TREN RETRACCION 400 100
DE NARIZ EXTENSION 0 100
TAPAS RETRACCION 50 200
DE NARIZ EXTENSION 40 200
TRABA ARRIBA EXTENSION 30 30
FLAPS EXTENSION 800 120
RETRACCION 50 120
FRENO RETRACCION 1500 80
AERODINAMICO EXTENSION 30 80
Requerimientos de tiempo
ELEMENTOACCIONADO
PORTIEMPO [Seg]
TREN DE ATERRIZAJE
BOMBA + ACUMULADO
R 10
FLAP BOMBA 3
FRENO AERODINAMIC
O BOMBA 3
Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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Filtro Se intercalan en el circuito hidraacuteulico para filtrar aquellas partiacuteculas abrasivas que puedan dantildear los componentes Por lo general se filtran partiacuteculas menores que el espesor de la peliacutecula de aceite que es menor que la mitad de la holgura entre los componentes
- Filtro de las Telas mecaacutenicas La tela metaacutelica posee agujeros (entre 1 a 02mmde lado) y eacutestos pueden ser limpiados Se situacutean sobre las descargas de las bombas y a la llegada del aceite a los aparatos o sistemas
- Filtro Finos Son maacutes voluminosos y filtran de 5micro a 20microSe colocan en el retorno al depoacutesito Pueden ser tambieacuten de cartoacuten telas y filtros de escoria metaacutelica y de plaacutestico
Vaacutelvula de Liberacioacuten Proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluido
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El fluido hidraacuteulico es bombeado a traveacutes del sistema hasta un actuador o servo Un servo es un cilindro con un pistoacuten en su interior que transforma la potencia del fluido en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avioacuten o una superficie de control
Los servos pueden ser de actuacioacuten en un sentido o de doble actuacioacuten (significa que el fluido puede ser aplicado en una parte del servo o en las dos) dependiendo de las necesidades del sistemaLa vaacutelvula de seleccioacuten permite controlar la direccioacuten de movimiento del fluido Se usa para controlar que el sistema actueacute en las dos direcciones como por ejemplo extraccioacuten y retraccioacuten del tren de aterrizaje o para hacer retornar el fluido hidraacuteulico al acumuladorLa vaacutelvula de liberacioacuten proporciona una salida al sistema en caso de producirse un aumento excesivo en la presioacuten del fluidoLa bomba tiene como funcioacuten introducir presioacuten en el sistema Puede ser manual mecaacutenica o eleacutectrica
Por uacuteltimo el sistema debe incorporar un filtro que permita mantener limpio de impurezas o restos el fluido hidraacuteulico
Partes del avion que funcionan con sistema hidraulico
TREN DE ATERRIZAJE
Se denomina tren de aterrizaje al conjunto de ruedas soportes amortiguadores y otros equipos que un avioacuten utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie Aunque por
su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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su denominacioacuten el tren de aterrizaje parece sugerir una uacutenica funcioacuten a este sistema realmente cumple varias funciones sirve de soporte al aeroplano posibilita el movimiento del avioacuten en superficie (incluyendo despegues y aterrizajes) y amortigua el impacto del aterrizaje Las operaciones en superficie exigen del tren de aterrizaje capacidades de direccionamiento y frenado y para amortiguar el aterrizaje debe ser capaz de absorber impactos de cierta magnitud
Cuando un avioacuten rueda por la pista o se dispone a estacionarse ya en la loza del aeropuerto el piloto cuenta con un dispositivo que sirve como timoacuten para mover el tren de aterrizaje delantero hacia los lados y hacer los giros en tierra
Al igual que un vehiacuteculo terrestre cualquiera el avioacuten posee tambieacuten frenos hidraacuteulicos en los trenes de aterrizaje que actuacutean sobre las ruedas y detienen el avioacuten Para ello una vez que ha aterrizado y disminuido su impulso con la aplicacioacuten previa de los frenos de aire (spoilers) el piloto oprime con la punta de los pies la parte superior de dos pedales que se encuentran en el piso debajo del timoacuten o la palanca hasta detenerlo completamente
Tipos de tren de aterrizaje
Por empezar por alguacuten sitio en primer lugar veamos el sistema de tren de aterrizaje en funcioacuten de la superficie en que vaya a desenvolverse el aeroplano Bajo este particular punto de vista se pueden clasificar en trenes de rodadura (movimiento en tierra) trenes con flotadores (adaptados al agua) y trenes con esquiacutees (adaptados a la nieve) Algunos aviones son capaces de amerizar gracias a la forma de quilla de barco de la parte baja del fuselaje
Estos sistemas no son incompatibles entre siacute o sea que un aeroplano puede disponer de flotadores o esquiacutees y ademaacutes tener tren de rodadura No es raro que los aviones que disponen de flotadores o esquiacutees tengan ademaacutes su tren normal de rodadura para no limitar exclusivamente sus operaciones a un solo medio En este uacuteltimo caso lo habitual es que uno de los sistemas sea retraacutectil para no interferir con el otroPuesto que es inusual que los lectores de estas paacuteginas lo mismo que su autor disfruten de la experiencia de amerizar o tomar con esquiacutees nos centildeiremos al extendido y habitual tren de rodadura
FUNCIONAMIENTO DEL SUSBSISTEMA DE TREN DE ATERRIZAJE
EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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EXTENSION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a las tuberiacuteas de distribucioacuten de la presioacuten de cada pata El fluido a presioacuten ingresa en los actuadores de las tapas de tren que comienzan su extensioacuten iniciando la apertura de las tapas Al llegar al final de la carrera pulsan el vaacutestago las vaacutelvulas de secuencia y el fluido a presioacuten circula hasta los actuadores de simple efecto de las trabas iniciando su extensioacuten y la accioacuten de destrabe de las patas Al final de su carrera pulsan el vaacutestago de una vaacutelvula de secuencia y permiten que el fluido a presioacuten se dirija a los actuadores regenerativos de las patas desarrollaacutendose la accioacuten de la extensioacuten de las patas Una vez finalizado el ciclo la vaacutelvula selectora se lleva a la posicioacuten neutral y se bloquea hidraacuteulicamente el subsistema
RETRACCION
El fluido a presioacuten pasa a traveacutes de la vaacutelvula selectora y se dirige a los actuadores regenerativos de las patas Las vaacutelvulas de alivio (7) al alcanzar una presioacuten diferencial de 500 PSI se abren permitiendo que el fluido hidraacuteulico bloqueado entre los actuadores de patas y las vaacutelvulas de secuencia de las trabas se comunique a retorno Las patas de tren se retraen y presionan el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia haciendo que el fluido a presioacuten pase a los actuadores de las patas iniciando su retraccioacuten y cierre de las mismas Al comenzar el cierre de las tapas se libera el vaacutestago de la vaacutelvula de secuencia y permite que el fluido atrapado en los actuadores de las trabas sea forzado por el resorte del actuador a pasar a traveacutes de las vaacutelvulas de secuencia y dirigirse al depoacutesito trabando las patas en la posicioacuten arriba Una vez cerradas las tapas la vaacutelvula selectora se pone en posicioacuten neutra bloqueando hidraacuteulicamente el subsistema
Frenos
El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra tanto durante la rodadura como en la fase final del aterrizaje y por supuesto pararlo
Normalmente estaacuten instalados en el tren de aterrizaje principal Estaacuten provistos de unidades de freno multidisco que constan de elementos de friccioacuten fijos y giratorios accionados por eacutembolos hidraacuteulicos y que vuelven a su posicioacuten normal por muelles de retraccioacuten
El dispositivo de frenado de los aviones consiste lo mismo que en los automoacuteviles en un disco metaacutelico acoplado a cada rueda el cual se frena y con el la rueda al ser oprimido a ambos lados por unas pastillas de freno accionadas por un impulso hidraacuteulicoEl sistema de frenos de los aviones tiene dos caracteriacutesticas especiales una que solo dispone de frenos en el tren principal nunca en las ruedas directrices y dos que cada rueda del tren principal (o conjunto de ruedas de un lado en trenes complejos) dispone de un sistema de frenado independiente
Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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Funcionamiento de los frenos
El sistema general se alimenta del liacutequido contenido en un recipiente comuacuten desde este depoacutesito unos conductos llevan el liacutequido a dos bombines (uno por sistema) situados en la parte superior de los pedales Al presionar un pedal el liacutequido contenido en el bombiacuten de su lado es bombeado hacia la rueda correspondiente otro bombiacuten en la rueda recibe esta presioacuten y empuja a las pastillas las cuales oprimen al disco metaacutelico y frenan la rueda Al presionar el otro pedal sucede lo mismo con el sistema de ese lado y obviamente al presionar los dos pedales se opera sobre ambos sistemas Es notorio pues que cada pedal actuacutea sobre los frenos de su lado y que para actuar sobre los frenos debe pisarse la parte de arriba de los pedalesEste sistema de frenos independientes supone una ayuda para dirigir al aeroplano en tierra pues aplicando freno a una u otra rueda el piloto puede reforzar el giro de la rueda directrizPara mantener el avioacuten el avioacuten frenado en el suelo el sistema cuenta con un freno de aparcamiento (parking brake) que actuacutea sobre ambas ruedas El mando de este freno variacutea de un avioacuten a otro puede ser un mando de varilla que teniendo los frenos pisados los bloca y se desactiva al volver a pisar los frenos (Cessna) una palanca que al tirar de ella bloca los frenos con un botoacuten para mantenerla en posicioacuten de bloqueo (Piper) un dial que al girarse hacia un lado activa este freno y hacia el otro lo desactiva (Tobago) etcComo en todos los demaacutes sistemas un buen uso de los frenos mejora la efectividad y alarga la vida de este sistema Por ejemplo en la carrera final del aterrizaje conviene dejar que el avioacuten pierda algo de velocidad antes de aplicar los frenos y al aplicar estos hacerlo por emboladas Igualmente hacer girar al avioacuten sobre una rueda completamente frenada supone una tensioacuten excesiva sobre las gomas de las ruedas
Los frenos de los aviones estaacuten formados por muchos discos dependiendo del avioacuten capacidad de frenada y otros factores
Hay dos tipos de disco de freno el fijo y el moacutevilLos discos moacuteviles son arrastrados por la rueda a traveacutes de unas estriacuteas que tiene la llanta en su interiorA la hora de frenar unos pistones hidraacuteulicos presionan los discos fijos contra los moacuteviles consiguiendo asiacute detener el movimiento del avioacuten
Frenos ABS (Hidraulicos y electronicos)
En 1978 Bosch inventoacute el primer sistema electroacutenico de frenos antibloqueo (ABS) claro que tambien es hidraulico El ABS es un dispositivo utilizado en aviones y automoacuteviles para evitar que pierdan adherencia con el pavimento en el proceso de frenado De forma maacutes tardiacutea fue introducido en algunas motocicletas El sistema en cuestioacuten fue desarrollado inicialmente para los aviones ya que teniacutean que frenar fuertemente cuando tocaban tierra
El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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El ABS funciona conjuntamente con el sistema de frenado convencional Este consiste en una bomba que se incorpora en los circuitos de liacutequido de frenado y unos sensores electroacutenicos que controlan las revoluciones de las ruedas Cuando hay una frenada fuerte las revoluciones de las ruedas se reducen bruscamente y es entonces cuando los sensores de revoluciones de las ruedas entran en juego mandando esta informacioacuten a la centralita del ABS y accionando la bomba que reduce la presioacuten realizada por los frenos unas 100 veces por segundo con lo que las ruedas no quedan bloqueadas
En un anaacutelisis maacutes fiacutesico el ABS permite mantener durante la frenada el coeficiente de rozamiento estaacutetico ya que evita que se produzca deslizamiento de los neumaacuteticos sobre la calzada Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento estaacutetico es mayor que el coeficiente de rozamiento dinaacutemico se puede afirmar que la distancia de frenado queda siempre reducida Por eso este sistema encuentra su mayor utilidad en situaciones en las que el coeficiente de rozamiento estaacutetico tiene una gran diferencia con el dinaacutemico como pueden ser pavimentos mojados o con hielo
Funcionamiento hidraacuteulico del sistema ABS
Para que el sistema ABS se active y entre en funcionamiento es necesario que la fuerza de frenado aplicada en cualquier rueda sea mayor que la fuerza de adherencia al pavimento En este caso esa rueda tiende a bloquearse y entonces el sistema ABS se activa Cuando esto ocurre se puede distinguir tres fases o estados durante la regulacioacuten de la frenada a saber
- El mantenimiento de presioacuten
- La disminucioacuten de presioacuten
- El aumento de presioacuten
A continuacioacuten se explica cada fase
El mantenimiento de presioacutenDurante esta etapa la electrovaacutelvula de admisioacuten se cierra aislaacutendose la bomba de frenos del bombiacuten de la rueda por lo que la presioacuten de frenado que llega a la rueda no puede aumentar La disminucioacuten de presioacutenO tambieacuten llamado disminucioacuten de la tendencia al bloqueo de la rueda Esta fase interviene soacutelo cuando la fase de mantenimiento de presioacuten no haya sido suficiente
En esta etapa la bajada de presioacuten del liacutequido de freno que llega al bombiacuten de la rueda se consigue gracias al acumulador de baja presioacuten cuya capacidad variacutea La accioacuten de la bomba permite rechazar el liacutequido de almacenado en los acumuladores hacia la bomba de frenos
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
-
- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
-
- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
-
- Motores de pistoacuten
-
El aumento de presioacuten
En esta fase la electrovaacutelvula de escape se cierra y la electrovaacutelvula de admisioacuten se abre Con ello se consigue conectar la bomba de frenos al bombiacuten de la rueda consiguieacutendose aumentar la presioacuten en el circuito
En este caso la alimentacioacuten hidraacuteulica se efectuacutea gracias a la bomba de frenos pero tambieacuten por medio de la unidad hidraacuteulica del sistema ABS en el caso que no estaacute vaciacuteo el acumulador
Como el volumen de liacutequido de freno transportado es por lo general mayor que el volumen que va de los consumidores hacia los acumuladores de baja presioacuten eacutestos sirven uacutenicamente a los acumuladores intermediarios para puntas de caudal cortas La bomba rechaza el liacutequido de freno de los acumuladores de baja presioacuten hacia los circuitos de freno (bomba de freno o bombiacuten dependiendo del reglaje de las electrovaacutelvulas de admisioacuten)
Seguacuten el caudal de la bomba la posicioacuten de los pistones de la bomba de frenos y por consiguiente la posicioacuten del pedal corresponde a la absorcioacuten momentaacutenea del bombiacuten de freno con un cierto decalado Por ello el pedal se encuentra posicioacuten alta durante las presiones bajas y en posicioacuten bala durante las presiones altas Este cambio de presioacuten regular provoca un movimiento del pedal (pulsacioacuten) y sentildeala al conductor que el sistema de ABS ha entrado en curso
Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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Neumatica
En la mecaacutenica de las aeronaves el teacutermino neumaacutetica designa al mecanismo o los dispositivos actuados por aire a presioacuten Es decir que se define como sistema neumaacutetico a aquel sistema mecaacutenico que es actuado por aire a presioacuten u otros gases Asiacute en aeronaacuteutica con el objeto de disminuir peso se ha reconocido al aire a presioacuten como una fuente confiable de potencia para el funcionamiento de varios sistemas y unidades de las aeronaves Asiacute del mismo modo los sistemas neumaacuteticos poseen ciertas cualidades y ventajas sobre otros sistemas aunque tambieacuten tiene sus limitaciones los cuales se veraacuten maacutes adelante En cuanto a los componentes se refiere se debe indicar que los sistemas neumaacuteticos no utilizan acumulador bombas de mano reguladores etc Sin embargo existe alguna similitud en el objetivo que han de cumplir algunos elementos que aparecen
simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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simultaacuteneamente en ambos disentildeos Por supuesto que la construccioacuten de estos elementos es muy distinta aun cuando su forma de trabajo es parecida
Partes del sistema neumatico
Un sistema baacutesico como se muestra en la figura estaacute compuesto por los siguientes elementos
Fuente de aire (por ejemplo compresor bomba) suministra aire a presioacuten Filtro Vaacutelvula de retencioacuten Vaacutelvula de alivio o desahogo Medidor de presioacuten Botellas de almacenamiento (este elemento aparece dependiendo que tipo de
sistema se quiere actuar) Vaacutelvula de control Tuberiacuteas Restrictotes
Descripcioacuten de cada uno de los elementos
Filtros Se emplean para eliminar residuos y evitar que estos se depositen en los conductos y vaacutelvulas haciendo menos eficaz el sistema Filtran partiacuteculas mayores de 0001 pulgada
Baacutesicamente funcionan haciendo pasar aire a traveacutes de la malla filtrante o cartucho reteniendo las partiacuteculas Los residuos se depositan en el fondo y si el filtro estuviese muy sucio se abre una vaacutelvula de alivio que deja pasar el aire sin filtrar El cartucho debe ser reemplazado con regularidad para evitar estas situaciones El aire ademaacutes debe ser seco
Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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Vaacutelvulas de retencioacuten Estas vaacutelvulas impiden que el flujo regrese a traveacutes de la tuberiacutea de carga
Vaacutelvula de alivio o desahogo Se instalan para proteger el sistema de una presioacuten excesiva Impiden la sobrecarga del botelloacuten o del sistema La figura siguiente muestra el funcionamiento de la misma La vaacutelvula puede ser regulada a traveacutes de un resorte para tarar la presioacuten maacutexima de alivio
Medidor de presioacuten Registrar o verificar la presioacuten del circuito (puede ser usado en la realimentacioacuten del sistema por ejemplo actuar una vaacutelvula de alivio ante una sobrepresioacuten)
Botelloacuten de aire Puede fabricarse de materiales compuestos acero inoxidable titanio o aleaciones de alta resistencia Estos botellones pueden ser cargados en tierra para todo el vuelo o ser recargados en vuelo por los compresores Su tamantildeo dependeraacute de su utilizacioacuten y tipo de aeronave Pueden ser de tipo esfera o globular o ciliacutendrico
Bombas de aireEl aire se logra con una bomba de baja presioacuten por ejemplo por una bomba de paletas como se ve en la figura y como se describe a continuacioacuten Valores de presioacuten de 1 a 10 psi
El sistema neumaacutetico del avioacuten te permite varias cosas
En los aviones de turbina para arrancarlas debes primero encender el APU que es la unidad auxiliar de potencia que provee presioacuten neumaacutetica para q este aire comprimido por llamarlo asiacute permite que la turbina gire rompa su inercia y cuando alcance el 20 de N2 se inyecte el combustible que arranca cada motor Los Packs de APU y cada motor te proveen de energiacutea neumaacuteticaAdemaacutes el sistema neumaacutetico permite activar las botas deshieladoreas de borde de ataque ademaacutes que te permite sellar las juntas de las puertas en un avioacuten presurizadoAsiacute un sistema neumaacutetico puede operar
Frenos y direccioacuten Abrir y cerrar compuertas Operar ciertos elementos en situacioacuten de emergencias Mover bombas de agua y alternadores Puesta en marcha de los motores Presurizacioacuten de la aeronave Sistema de aire acondicionado del avioacuten Sistema anti hielo Sistema anti incendio Mandos de vuelo (sistema de potencia) Sistema de presurizacioacuten de depoacutesitos de agua potable Sistema de desecho de desperdicios Sistema de dispersioacuten de lluvia en los parabrisas Sistema para obtener velocidad y altitud por medio de sondas de presioacuten
SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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Lo mismo que un automoacutevil una bicicleta o un tren obviamente es necesario que un aeroplano cuente con una fuerza que lo impulse En un avioacuten esta necesidad se hace maacutes imperiosa pues mientras que en otras maacutequinas el impulso solo se necesita para vencer la inercia y la resistencia al avance en un avioacuten este impulso es vital para producir la circulacioacuten de aire en las alas origen de la sustentacioacuten
Esta fuerza denominada de traccioacuten cuando se ejerce por delante del motor -tira del avioacuten- o de empuje si es ejercida por detraacutes del motor -empuja al avioacuten- es proporcionada por el sistema propulsor el cual estaacute constituido por uno o maacutes motores y en muchos modelos ademaacutes por una o maacutes heacutelices En este uacuteltimo caso el elemento que realmente produce la fuerza es la heacutelice siendo el motor un mero mecanismo que la hace girarLa fuerza de traccioacuten o empuje se obtiene acelerando hacia atraacutes una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avioacuten de acuerdo con la 3ordf ley del movimiento de Newton esta accioacuten provoca una reaccioacuten de la misma intensidad pero de sentido opuesto la cual impulsa el avioacuten hacia adelante La aceleracioacuten de la masa de aire se logra por la rotacioacuten de una heacutelice movida por un motor convencional de pistoacuten o una turbina de gas o por la expulsioacuten a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gasAmbos tipos de motor de pistoacuten o turbina convierten la energiacutea quiacutemica contenida en el combustible en energiacutea mecaacutenica capaz de propulsar al avioacuten quemando dicho combustible razoacuten por la cual reciben el nombre de motores de combustioacuten interna
Motores de pistoacuten
Los motores de pistoacuten son los maacutes comunes en la aviacioacuten ligera Estos motores son casi ideacutenticos a los de los automoacuteviles con tres importantes diferencias
Los motores de aviacioacuten tienen sistemas de encendido doble Cada cilindro tiene dos bujiacuteas y el motor estaacute servido por dos magnetos una proporciona energiacutea a todas las bujiacuteas pares de los cilindros y otra a las bujiacuteas impares Si una bujiacutea o una magneto se estropea la otra bujiacutea o la otra magneto siguen haciendo saltar la chispa que enciende el combustible en el cilindro Un detalle muy importante es que las magnetos accionadas por el giro del motor no dependen de la bateriacutea para su funcionamiento
La mayoriacutea de los motores aeronaacuteuticos estaacuten refrigerados por aire Esta particularidad evita cargar con el peso de un radiador y del refrigerante y que una averiacutea del sistema de refrigeracioacuten o la peacuterdida de refrigerante provoquen una averiacutea general del motor
Como los motores de aviacioacuten funcionan a distintas altitudes el piloto dispone de un control manual de la mezcla control que utiliza para ajustar la proporcioacuten adecuada de aire y combustible de entrada a los cilindros
Este tipo de motor consta baacutesicamente de cilindros pistones bielas y un ciguumlentildeal En el interior de cada cilindro un pistoacuten realiza un movimiento de arriba abajo movimiento que mediante una biela transmite al ciguumlentildeal de forma que el movimiento
Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
-
- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
-
- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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Rectiliacuteneo del pistoacuten se convierte en movimiento giratorio del ciguumlentildeal En la parte superior del cilindro se encuentran normalmente dos bujiacuteas una o maacutes vaacutelvulas de entrada de la mezcla y una o maacutes vaacutelvulas de salida de los gases quemados
En aviacioacuten la mayoriacutea de estos motores son de cuatro tiempos llamados asiacute porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistoacuten
Admisioacuten - El pistoacuten situado en la parte superior del cilindro (punto muerto superior) realiza un movimiento de bajada con la vaacutelvula de admisioacuten abierta succionando una mezcla de aire y combustible
Compresioacuten - Desde la parte inferior del cilindro (punto muerto inferior) el pistoacuten hace un movimiento de subida estando las vaacutelvulas cerradas lo cual comprime la mezcla admitida en la fase anterior
Explosioacuten - Con el pistoacuten en la parte superior una chispa procedente de las bujiacuteas hace explotar la mezcla comprimida de aire y combustible Esta explosioacuten lanza violentamente al pistoacuten hacia abajo
Escape - Desde la parte inferior al realizar la carrera hacia arriba con la vaacutelvula de escape abierta el pistoacuten empuja y expulsa los gases del cilindro Al llegar al punto superior se cierra la vaacutelvula de escape y se abre la de admisioacuten comenzando de nuevo el ciclo admisioacuten
Si el motor tuviera un solo cilindro girariacutea a trompicones con mucha fuerza en el momento de la explosioacuten pero con menos fuerza en cada tiempo posterior hasta la siguiente explosioacuten Pero los motores tienen maacutes de un cilindro y cada uno de ellos se encuentra en una fase distinta de los demaacutes de forma que las explosiones se suceden a intervalos regulares dando al ciguumlentildeal un giro maacutes constante Ademaacutes el ciguumlentildeal incorpora unos contrapesos que ayudan a hacer el giro maacutes regular Todos los ciclos de un motor de cuatro tiempos se realizan en dos vueltas del ciguumlentildeal
El movimiento del ciguumlentildeal se transmite a traveacutes de engranajes o correas dentadas al aacuterbol de levas el cual mediante unos empujadores y balancines o a veces directamente se encarga de abrir y cerrar las vaacutelvulas en el momento adecuado Este giro tambieacuten se transmite al sistema de ignicioacuten el cual hace saltar la chispa en las bujiacuteas en el instante justo Si la apertura o cierre de las vaacutelvulas o el salto de la chispa en las bujiacuteas no se realiza de forma perfectamente sincronizada con el movimiento de los pistones el motor estaacute fuera de punto
Turbinas de gas
Una turbina de gas es una maacutequina motriz que convierte la energiacutea derivada de la combustioacuten de un elemento normalmente queroseno en energiacutea mecaacutenica en forma de chorro de aire de alta presioacuten y elevada temperatura Esta energiacutea mecaacutenica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la heacutelice de un aeroplano o el rotor de un helicoacuteptero o para generar el empuje que impulsa a un avioacuten
iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
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- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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iquestPor queacute se usa querosenoLos aviones no utilizan gasolina porque a la altura a la que vuelan la temperatura del aire es muy baja y el combustible se congelariacutea Sin embargo el queroseno aguanta hasta 220ordm c sin congelarse
Estas maacutequinas constan baacutesicamente de cuatro partes compresor caacutemaras de combustioacuten turbina y tobera de salida y su funcionamiento es el siguiente El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores en esta zona un primer rotor con alabes comprime el aire un segundo rotor lo comprime auacuten maacutes y asiacute sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presioacuten del aire de entrada Este aire pasa mediante difusores a las caacutemaras de combustioacuten donde un flujo constante de combustible en forma de spray vapor o ambas cosas es quemado a una presioacuten casi constante
La combustioacuten provoca la expansioacuten violenta de los gases producidos en forma de chorro de alta presioacuten temperatura (hasta 1500ordm C) y velocidad En su camino de salida el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores de manera que parte de la energiacutea del chorro hace girar aquellos en general a maacutes de 10000 RPM Por uacuteltimo este chorro de gases se expele a la atmoacutesfera a traveacutes de la tobera de salida
Si se compara este ciclo de trabajo con el de un motor de pistoacuten vemos que es similar (admisioacuten compresioacuten explosioacuten o combustioacuten y escape) La diferencia es que mientras en un motor de pistoacuten se producen tantos ciclos de trabajo como nuacutemero de cilindros hay por cada dos vueltas del ciguumlentildeal en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso continuo
Una versioacuten maacutes moderna de turbina es la denominada turbofaacuten En esta un gran rotor delante de la seccioacuten de compresores produce un flujo de aire a baja presioacuten que no pasa por las caacutemaras de combustioacuten sino que es mezclado con el chorro de salida incrementando la masa de aire acelerado Este sistema de mover grandes voluacutemenes de aire a una velocidad maacutes baja incrementa la eficiencia de la turbina consumiendo menos combustible y produciendo un nivel de ruido maacutes bajo
Puesto que la turbina tiene por disentildeo un movimiento giratorio al contrario que los motores de pistoacuten que tienen que convertir el movimiento rectiliacuteneo a movimiento circular una turbina de gas es maacutes simple que un motor de pistoacuten de potencia equivalente tiene menos peso requiere menos mantenimiento y tiene mayor capacidad de generar potencia a cambio consume combustible en mayor cantidad y ciertas limitaciones termodinaacutemicas que restringen su eficiencia a un 40 de su valor idealEn
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
-
- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
-
- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
-
- Motores de pistoacuten
-
algunos casos el chorro de aire que sale de turbina vuelve a ser quemado (postcombustioacuten) generando una fuerza de aceleracioacuten extraordinaria Debido al excesivo gasto de combustible de este procedimiento solo se emplea en el Concorde y en aviones militares supersoacutenicos y en ambos casos en maniobras muy restringidasTambieacuten para ayudar en el frenado del avioacuten tras la toma de tierra las turbinas suelen tener unos dispositivos en la tobera de salida conocidos como inversores de empuje o reversa que cambian la direccioacuten de salida del chorro de gases hacia adelante
Transmisioacuten de potencia
Las transmisiones de potencia son utilizadas en los motores de combustioacuten interna para transformar el movimiento y aprovecharlo eficientemente
Una transmisioacuten mecaacutenica es una forma de intercambiar energiacutea mecaacutenica distinta a las transmisiones neumaacuteticas o hidraacuteulicas ya que para ejercer su funcioacuten emplea el movimiento de cuerpos soacutelidos como lo son los engranajes y las correas de transmisioacuten
El sistema de transmisioacuten transfiere la potencia desde el motor al rotor principal al rotor de cola y a otros accesorios Los principales componentes del sistema de transmisioacuten son la transmisioacuten del rotor principal el sistema de arrastre del rotor de cola el embrague y la unidad de desembrague del rotor Las transmisiones de los helicoacutepteros estaacuten normalmente lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite Para comprobar el nivel de aceite se facilita un visor Algunas transmisiones tienen detectores de partiacuteculas localizados en el sumidero del caacuterter Estos detectores estaacuten eleacutectricamente conectados a luces de aviso localizadas sobre el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de presentarse alguacuten problema interno
Transmisioacuten del Rotor Principal
El propoacutesito de la transmisioacuten del rotor principal es reducir lar rpm de salida del eje del motor a las rpm optimas del rotor Esta reduccioacuten es diferente para los distintos tipos dehelicoacutepteros pero como ejemplo supongamos que las rpm del motor de un helicoacutepteroespeciacutefico son 2700 Para conseguir una velocidad del rotor de 450 rpm se requeririacutea una reduccioacuten de 6 a 1 Una reduccioacuten de 9 a 1 significariacutea que el rotor girariacutea a 300 rpmLa mayoriacutea de los helicoacutepteros usan un tacoacutemetro de doble aguja para mostrar las rpm del motor y del rotor o tantos por ciento de las rpm del motor y del rotor La aguja de las rpm del rotor normalmente se usa solo durante la conexioacuten del embrague para controlar la aceleracioacuten del rotor y en la autorotacioacuten para mantener las rpm dentro de los limites prescritosEn helicoacutepteros con motores montados horizontalmente otro de los fines de la transmisioacuten del rotor principal es cambiar los ejes de rotacioacuten desde el eje horizontal del motor al eje vertical del rotor principal
Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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Sistema de Arrastre del Rotor de ColaEl sistema de arrastre del rotor de cola consiste en un eje de arrastre del rotor de cola propulsado desde la transmisioacuten principal y una transmisioacuten de rotor de cola montada en el extremo de la estructura de cola El eje de arrastre puede consistir en un eje largo o una serie de ejes maacutes cortos conectados a ambos extremos con acoplamientos flexibles Esto le permite al eje de arrastre flexar con la estructura de cola La transmisioacuten del rotor de cola proporciona un arrastre en aacutengulo recto para el rotor de cola y tambieacuten puede incluir engranajes para el ajuste oacuteptimo de las rpm del rotor de cola
El embragueEn un avioacuten convencional el motor y la heacutelice estaacuten permanentemente conectados Sinembargo en un helicoacuteptero existe una relacioacuten distinta entre el motor y el rotor Debido al mayor peso de un rotor en relacioacuten con la potencia del motor seguacuten se compara con el peso de una heacutelice y la potencia en un avioacuten el rotor debe desconectarse del motor cuando se conecta la puesta en marcha Un embrague permite al motor ponerse en marcha y luego gradualmente recoger la carga del rotorEn los motores de turbina libre no se requiere embrague ya que la turbina del generador de gas estaacute esencialmente desconectada de la turbina de potencia Cuando el motor se pone en marcha la turbina de potencia opone poca resistencia Esto le permite a la turbina del generador de gas acelerar a la velocidad normal de ralentiacute sin la resistencia impuesta por la carga del sistema de transmisioacuten y de rotor A medida que la presioacuten del gas aumenta a traveacutes de la turbina de potencia las palas del rotor comienzan a girar al principio lentamente y luego acelerando gradualmente hasta las rpm normales de funcionamiento
Correlador Governor
Un correlador es una conexioacuten mecaacutenica entre la palanca del colectivo y el mando de gases del motor Cuando la palanca del colectivo se levanta la potencia automaacuteticamente aumenta y cuando se baja la potencia disminuye Este sistema mantiene a las rpm proacuteximas al valor deseado pero todaviacutea necesita ajuste fino del mando de gasesUn governor es un dispositivo sensor habitual en todos los helicoacutepteros de turbina que siente las rpm del motor y del rotor y hace los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor En las operaciones normales una vez que las rpm del rotor se ajustan el governor mantiene las rpm constantes y no hay necesidad de hacer ningunos otros ajustes en el mando de gases Los governos son habituales en todos los helicoacutepteros de turbina
Fuente auxiliar de potencia (APU)
Es una pequentildea turbina (auxiliar) montada en la parte trasera de la aeronave que es muy utilizada como fuente eleacutectrica y neumaacutetica para servir a los sistemas del avioacuten en tierra y en vuelo
La APU
La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
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- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
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- Motores de pistoacuten
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La APU puede arrancar hasta altitudes de 40000 pies aproximadamente y la potencia neumaacutetica estaacute disponible hasta los 17000 pies Estaacute compuesta por
- Un compresor centriacutefugo (suministra aire a la caacutemara de combustioacuten) - Turbina axial de 2 etapas - Compresor de carga centrifuga (suministra aire al sistema neumaacutetico correspondiente del avioacuten) - Caja accesoria de engranaje (mueve el generador y otros componentes) - Caacutemara de combustioacuten El eje mueve el compresor de carga y la caja de engranajes de accesorios
El APU mecaacutenico se pone en marcha mediante un motor eleacutectrico alimentado con corriente de los acumuladores eleacutectricos a bordo Una vez encendida la caacutemara de combustioacuten del generador de gas del APU se dispone de potencia mecaacutenica en el eje de salida de la unidad
Su caracteriacutestica operacional es la simplicidad bajo coste y potencia de salida pequentildea
El turboeje para APU puede ser de turbina fija o de turbina libre
Para potencias de salida pequentildeas y medias digamos inferiores a 1600 CV el motor del APU suele ser tipo turbina fija Por tanto es un turboeje de un solo aacuterbol Tal preferencia se explica por costes peso y buena estabilidad de velocidad de rotacioacuten que tiene este tipo de motor aunque el de dos ejes (turbina libre) tampoco tiene problemas en esta uacuteltima faceta
El turboeje de turbina fija tiene una respuesta muy raacutepida de cambio de las revoluciones frente a las variaciones de carga que se imponen sobre la unidad La estabilidad de velocidad de giro es en principio muy apropiada para el suministro de corriente eleacutectrica alterna de frecuencia lo maacutes constante posible este tipo de turboeje tiene respuesta raacutepida a los cambios de carga del sistema eleacutectrico del avioacuten Ademaacutes como consideracioacuten econoacutemica el turboeje de un solo eje es maacutes barato que su compartida de dos ejes independiente
El turboeje para grupos APU de potencia superior a la indicada anteriormente que ya es de mayor tamantildeo suele ser de dos ejes esto es de tipo de turbina libre
La ventaja fundamental que aporta ahora este motor es que la puesta en marcha del propio APU es maacutes faacutecil pues posee dos turbinas que giran de forma independiente a distinta velocidad angular Asiacute para la puesta en marcha solo es preciso mover el conjunto rotatorio de alta presioacuten El arrastre aerodinaacutemico (corriente de aire inducida por el compresor) que produce la rotacioacuten de este conjunto pone en movimiento al de baja presioacuten
En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
En fin los modernos sistemas de control de combustible del APU son tambieacuten digitales al igual que los empleados en los motores de propulsioacuten
Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
La transmisioacuten de movimiento mediante ruedas de friccioacuten se realiza poniendo en contacto dos ruedas de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presioacuten una sobre la otra Asiacute al mover una de ellas arrastraraacute a la otra
El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz Por tanto si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un nuacutemero impar de ruedas de friccioacuten
- Los sistemas electromecaacutenicos son aquellos que estaacuten compuestos por partes eleacutectricas y mecaacutenicas para conformar su mecanismo que interconectados realizan una tarea deseada Los teleacutefonos transmiten informacioacuten de un lugar a otro convirtiendo la energiacutea mecaacutenica originada por ondas sonoras en sentildeales eleacutectricas y reconvirtiendo estas sentildeales eleacutectricas en ondas sonoras para su recepcioacuten La lista de estos aparatos electromecaacutenicos es interminable Es fiacutesicamente imposible agruparlos a todos y discutirlos individualmente Algunos de los dispositivos que conforman un sistema electromecaacutenico son los motores eleacutectricos usados en los aparatos domeacutesticos tales como ventiladores refrigeradores lavadoras secadores de cabello mecanismos de transmisioacuten de potencia y demaacutes que convierten energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica
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- iquestPor queacute vuelan los aviones
- Ley del movimiento de Newton
- Primary Flight Display (PFD)
- Multi-Function Display (MFD) Navigation Display (ND)
- Panorama general
-
- Caracteriacutesticas
- Tipos de tren de aterrizaje
- Frenos
- SISTEMA PROPULSOR (MOTOR)
-
- Motores de pistoacuten
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En efecto puesto que el compresor y la turbina tienen ahora mayor diaacutemetro (son turboejes de mayor tamantildeo) quiere decirse que el momento cineacutetico de los grupos giratorios es alto
Asiacute pues la mayor inercia d giro suele ser suficiente para satisfacer los requisitos que impone la estabilidad de velocidad angular y de frecuencia constante de la corriente eleacutectrica de suministro
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Transmisioacuten mediante ruedas de friccioacuten
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