AVIONES Y MOTORES
NOCIONES DE AERONAVES y MOTORES CAPITULO 01
CLASIFICACION La OACI tratando de uniformar el criterio aeronáutico ha optado por hacer una clasificación general de las aeronaves como sigue: Menos pesadas que el aire. Mas pesadas que el aire.
MENOS PESADAS QUE EL AIRE Globo libre. Globo cautivo. Dirigible rígido. Dirigible semirígido. Dirigible no rígido. La sustentación se obtiene usando celdas llenas de gases mas ligeros que el aire.
MAS PESADAS QUE EL AIRE Planeador. Ornitóptero. Autogiro. Helicóptero. Aeroplano. La sustentación se obtiene del flujo de aire que pasa por sus formas aerodinámicas.
GLOBO LIBRE
Es de forma mas o menos esférica y se deja en libertad para ser llevada de un lugar a otro por las corrientes del aire de la atmósfera. Primer vehículo para volar.
GLOBO CAUTIVO
Es de forma parecida a una salchicha, y esta sujetada a la tierra por medio de cables. Se uso para formar barreras aéreas en las dos ultimas guerras.
DIRIGIBLE RIGIDO
Es un globo con estructura interna rígida, tiene moto-propulsores y timones. El mas famoso fue el Graff Zeppelín.
DIRIGIBLE SEMIRIGIDO
Tiene una estructura menos completa que el anterior, pero tiene una horquilla al frente.
DIRIGIBLE NO RIGIDO
Este carece de estructura interior y conserva su forma por las celdas de gas internas.
PLANEADOR
Es la aeronave que no tiene moto-propulsor. La duración de su viaje depende del aprovechamiento de las corrientes de aire caliente y frió.
ORNITOPTERO
Es la aeronave que recibe su sustentación por medio del movimiento de sus alas.
AUTOGIRO
Es la aeronave que obtiene su sustentación por medio de sus alas giratorias. Lo invento el español Juan de la Cierva.
HELICOPTERO
Es la aeronave que recibe sus sustentación por medio de sus alas giratorias accionadas directamente por el rotor principal. Fue inventado por Igor Sikorsky.
AEROPLANO
Es la aeronave que recibe la sustentación por medio del flujo de aire sobre sus superficies aerodinámicas, producido por su moto-propulsor instalado en la misma nave.
CLASIFICACION GENERAL DE AEROPLANOS Por numero y posición de alas. Por tipo, numero y posición de motores. Por tipo de tren de aterrizaje. Por forma en que despegan y aterrizan. Por tipo de cabina.
NUMERO y POSICION DE ALAS
MONOPLANOS AEROPLANO QUE TIENE UNA ALA
ALA PARASOL
El ala esta separada y sobre el fuselaje.
ALA ALTA
El ala esta ensamblada en la parte superior del fuselaje.
ALA MEDIA
El ala esta empotrada en la parte media del fuselaje.
ALA BAJA
El ala esta empotrada en la parte baja del fuselaje.
ALA GAVIOTA
Las alas tienen un ángulo diedro.
ALA GAVIOTA INVERTIDA
Las alas que tiene ángulo diedro invertido.
BIPLANOS AEROPLANO QUE TIENE DOS ALAS
ESCALONAMIENTO POSITIVO
El ala superior esta colocada mas adelante que la inferior.
ESCALONAMIENTO NEGATIVO
El ala superior esta colocada mas atrás que la inferior.
SESQUIPLANO
El ala superior es dos o mas veces de mayor longitud que la inferior.
TRIPLANOS AEROPLANO QUE TIENE TRES ALAS
MULTIPLANOS AERONAVE QUE TIENE MAS DE TRES ALAS
TIPO, NUMERO y POSICION DE MOTORES
TIPO DE MOTORES PISTON y HELICE, TURBO HELICE y TURBO REACTOR
PISTON y HELICE Aeroplanos propulsados con motores de pistón que hacen girar la hélice. Velocidades no mayores a 600 Mph.
TURBO HELICE Aeroplanos propulsados con turbinas de gas que hacen girar la hélice. Velocidades no mayores a 600 Mph.
TURBO REACTOR
Aeroplanos propulsados con motores turbo reactores que hacen girar la turbina. Velocidades subsónicas, sónicas y supersónicas.
NUMERO DE MOTORES MONOMOTOR, BIMOTOR, TRIMOTOR y MULTIMOTOR
MONOMOTOR
Aeronave impulsada por un solo motor.
BIMOTOR
Aeronave impulsada por dos motores.
TRIMOTOR
Aeronave impulsada por tres motores.
MULTIMOTOR
Aeronave impulsada por varios motores.
POSICION DE MOTORES MOTOR TRACTOR, MOTOR PROPULSOR y MOTORES EN TANDEM
MOTOR TRACTOR
Cuando va instalado en la nariz del aeroplano o en las alas con la hélice al frente.
MOTOR PROPULSOR
Cuando va instalado en la parte posterior de las alas o del fuselaje con la hélice hacia atrás.
MOTORES EN TANDEM
Cuando tiene uno tractor y otro propulsor.
TIPO DE TREN DE ATERRIZAJE CONVENCIONAL, FIJO, TRICICLO y RETRACTIL
CONVENCIONAL
Lleva el tren principal y uno en la cola (patín de cola).
FIJO
No cambia de posición respecto al aeroplano.
TRICICLO
Lleva el tren principal y un apoyo en la nariz del aeroplano, el apoyo es orientable.
RETRACTIL
El tren se puede plegar para quedar oculto dentro del fuselaje, alas o barquillas.
FORMA EN QUE DESPEGAN y ATERRIZAN STOL (short takeoff and landing), VTOL (vertical takeoff and landing), HIDROAVIONES y ANFIBIOS
STOL
Aeroplanos que aterrizan y despegan en pistas cortas.
VTOL
Aeroplanos que aterrizan y despegan verticalmente.
BOTE VOLADOR
Aeroplano que usa el fuselaje como casco y le sirve de flotador.
FLOTADOR SENCILLO
Aeroplano que lleva un solo flotador acoplado al fuselaje.
FLOTADOR DOBLE
Aeroplano que usa dos flotadores para estar sobre el agua.
ANFIBIOS
Aeroplano que puede aterrizar o despegar sobre tierra o agua.
TIPO DE CABINA CABINA ABIERTA, CABINA CONVERTIBLE y CABINA CERRADA
ABIERTA
CONVERTIBLE
CERRADA
DIVISION DE UN AVION PARA SU ESTUDIO 1. 2. 3. 4.
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Grupo sustentador. Grupo del empenaje. Grupo del fuselaje. Grupo del tren de aterrizaje. Grupo moto-propulsor.
SUSTENTADOR Este grupo lo forman las alas, de las cuales se obtiene el 80% de la sustentación. Las alas están formadas por vigas, costillas y la piel. Las las que carecen de montantes, se llaman CANTILEVER. Las alas albergan los alerones, flaps, compensadores, tanques de combustible, las barquillas y las luces de aterrizaje y posición.
SUSTENTADOR
EMPENAJE Esta empotrado en la parte posterior del fuselaje y esta compuesto por un plano vertical y uno horizontal. El vertical soporta el timón de dirección. El horizontal soporta el timón de profundidad. Su construcción es similar a las de las alas.
EMPENAJE
FUSELAJE 1.
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Es la estructura principal en el avión, ya que soporta los demás grupos. Hay tres tipos de construcción: Compuesta o armada. Monocoque. Semi-monocoque.
COMPUESTA Es el tipo de fuselaje formado por una armadura de acero tubular. Unos ejemplos de esta estructura son el PA-18, PT-17,etc.
MONOCOQUE Su estructura es un casco sin refuerzos. Algunos ejemplos son el C170,etc.
SEMI-MONOCOQUE Es una combinación de los anteriores. Algunos ejemplos son el DC9, B727, etc.
TREN DE ATERRIZAJE Es la parte sobre la que descansa el avión cuando esta en tierra. Si es avión terrestre, esta compuesto por las piernas y las ruedas. Si es hidroavión esta compuesto por flotadores. Si es anfibio esta compuesto por ruedas y flotadores.
TREN DE ATERRIZAJE
GRUPO MOTOPROPULSOR CAPITULO 02
MOTOR
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Se da el nombre de motor a toda maquina capaz de transformar energía de cualquier tipo en trabajo mecánico. Existen varios tipos de motores: Motor térmico. Motor de combustión interna. Motor de combustión externa. Motor reciproco.
El motor de combustión interna usado en aviación es aquel que convierte la potencia del motor en tracción, debido al movimiento circular de la hélice. El motor de aviación tiene principios similares al automotriz aunque difieren en muchos aspectos. Muchos motores del tipo reciproco son usados en la aviación.
MOTOR DE AVIACION La construcción y diseño de los motores de aviación consideran básicamente las siguientes características: Mayor potencia por menos peso. Mayor rendimiento por combustible. Reducción de área frontal. Mayor duración útil. Seguridad de operación.
MOTOR DE AVIACION
CICLOS DE UN MOTOR Tiempo de admisión: Válvula de escape cerrada, la válvula de admisión se abre, el pistón desciende y succiona el combustible. Tiempo de compresión: Válvulas cerradas, el pistón asciende y comprime el combustible. Tiempo de explosión: La bujía enciende el combustible, el pistón baja con fuerza, el movimiento rectilíneo se transforma en circular, y es transmitido de la biela al cigüeñal.
Tiempo de escape: Válvula de admisión cerrada, la válvula de escape se abre, y el pistón sube expulsando los gases quemados.
CLASIFICACION DE LOS MOTORES Sistema de enfriamiento: Por liquido o por aire. Sistema de lubricación: Colector húmedo o colector seco. Sistema de encendido: De doble encendido, de magnetos, de alta o de baja tensión. Posición de sus cilindros: En Línea, en V, opuestos, radiales, en abanico o en X.
SISTEMAS DE ACEITE y LUBRICACION CAPITULO 03
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El principal objetivo del aceite es reemplazar el rozamiento directo entre partes con movimiento reciproco. Viscosidad: Es la mayor o menor capacidad que tiene un aceite para fluir. Los sistemas de lubricación se clasifican en: Sistemas de colector húmedo. Sistemas de colector seco.
COLECTOR HUMEDO En los motores de colector húmedo este se encuentra en la parte inferior del motor, existe una bomba de succión y presión, la cual extrae e imparte presión al aceite. El uso de estos sistemas se encuentran limitados a motores de escasa potencia ya que no existe la posibilidad de enfriar el aceite eficientemente. Se usa en motores verticales u opuestos.
COLECTOR SECO El recipiente abastecedor esta alejado del motor, así es menos afectado por la temperatura por lo que tiene mayor vida útil. Se usa en motores de mayor potencia. Se usa en motores radiales, en V invertidos, algunos opuestos horizontalmente, y los experimentales W y H. Aumenta el peso por sus componentes adicionales como la bomba de retorno, etc.
SISTEMA DE ENFRIAMIENTO
El sistema de enfriamiento es una serie de tubos expuestos al fluido de aire de impacto y bañados por aceite, constituyendo un permutador de calor, para regular la temperatura del aceite que entra al motor.
SISTEMAS DE COMBUSTIBLE y CARBURACION CAPITULO 04
Combustible: Es toda sustancia que al combinarse con oxigeno produce energía calorífica. Se clasifican en: Sólidos, Líquidos y Gaseosos. La gasolina de aviación debe tener: Homogeneidad, valor antidetonante, volatilidad, resistencia a la oxidación y Pureza. Mezcla: Combinación constituida por un combustible y oxigeno, que al ser expuesta a temperatura o presión adecuadas se enciende.
SISTEMAS DE COMBUSTIBLE
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El sistema de combustible en el avión tiene por objeto almacenar, distribuir y dosificar el combustible necesario en los motores. Se clasifican en: Alimentación por gravedad. Alimentación por presión.
POR GRAVEDAD Este tipo es el mas sencillo, debido a que aprovecha la diferencia de presión entre el tanque y el carburador creada por la diferencia de altura. Es el utilizado en aviones pequeños con motores de baja potencia. Sus componentes son: Tanque, boca de llenado y salida, tubos de ventilación, indicador de cantidad, tubos de alimentación, válvula de cierre y filtro.
POR PRESION Este tipo de sistema usa una o varias bombas de presión para hacer fluir el combustible del tanque hacia el motor. Se usa en la mayor parte de los aviones modernos. Sus componentes son: Tanque, bombas de motor, selectores de combustible, filtros, válvulas de cierre y bombas auxiliares.
CARBURACION
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El carburador es el elemento destinado a medir la cantidad de combustible necesaria para proporcionar la mezcla correcta de aire-combustible en el motor. Se clasifican en: Carburadores de flotador. Carburadores de inyección.
CARBURADOR DE FLOTADOR Trabajan con presiones de 1 1/2 a 6 p.s.i. Consta de una cámara regulada, válvula de corte de combustible y control manual de mezcla, un dosificador y un atomizador de combustible.
CARBURADOR DE INYECCION Trabajan con presiones de 6 a 30 p.s.i. Tienen los mismos elementos que uno de flotador, pero son menos sensibles a la formación de hielo y actitud del avión. La descarga de combustible a una mayor presión, logra una atomización y una mezcla homogénea mas efectivas.
SISTEMAS ELECTRICOS DEL AVION CAPITULO 05
SISTEMA ELECTRICO El circuito eléctrico de un avión generalmente es de 12 o 24 volts de corriente directa. Una vez funcionando los motores de avión, los generadores movidos por ellos se encargan al mismo tiempo del consumo de corriente y de la recarga de la batería.
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El sistema eléctrico es del tipo de un solo alambre, la corriente llega mediante un alambre y el regreso es por el propio fuselaje. El sistema eléctrico se divide en: Sistema generador-batería. Sistemas actuadores del avión.
GENERADOR-BATERIA Este sistema contiene las dos fuentes de energía del avión, el generador y la batería, además de los elementos de control y protección necesarios como reguladores de voltaje, relay de corriente reversa, interruptores, protector de sobrevoltaje e interruptores térmicos. El generador es un elemento accionado por el mismo motor, que transforma la energía de movimiento en energía eléctrica.
Los aviones monomotores cuentan con un generador y los multimotores cuentan con dos o mas. La corriente liberada del generador y la batería es llevada a unas barras de distribución para alimentar los demás sistemas del avión.
SISTEMAS ACTUADORES
El avión cuenta con una serie de circuitos independientes como: Tren de aterrizaje, frenos aerodinámicos, luces de aterrizaje y navegación, iluminación de cabina, equipo de radio y radar, luces de alarma y de operación, y algunos instrumentos. Cada uno de estos circuitos cuentan con protecciones como fusibles o interruptores térmicos.
SISTEMA DE ENCENDIDO Los motores del avión usan fuentes independientes del sistema eléctrico, para el encendido de sus bujías. Este encendido es doble, es decir, de doble juego de bujías por motor y dobles magnetos para su encendido. Los magnetos son independientes del sistema eléctrico del avión.
Con el fin de evitar el uso de la batería para arrancar los motores y para energetizar el sistema eléctrico del avión mientras este en tierra, es necesario usar una plana externa de corriente (APU).
HELICES CAPITULO 06
GENERALIDADES
La hélice consta de dos o mas palas y un núcleo central. El objeto de la hélice es impulsar el avión a través del aire. Una pala es de la misma forma que un ala de avión, aunque mas pequeña y móvil. Las palas tienen un Angulo que aumenta hacia la raíz. Las tres fuerzas que actúan sobre la pala son: empuje, torsión y fuerza centrifuga.
DESCRIPCION BASICA
Borde de ataque: Extremo frontal de la pala. Borde de salida: Borde trasero de la pala. Dorso: Lado convexo (superior) de la pala. Cara de pala: Lado casi plano (inferior) de la pala. Cuerda de pala: Línea imaginaria del borde de ataque al borde de salida. Raíz de pala: Es la parte gruesa cilíndrica de la pala que va acoplada al núcleo central.
Estaciones de pala: Son distancia designadas a lo largo de la pala. Angulo de pala: Es el Angulo formado entre la cara o cuerda de una sección y el plano de rotación de la pala. Recorrido de hélice: Es el plano (circulo) que describen las puntas de pala al girar la hélice. Paso bajo: Es el menor ángulo de la pala para obtener el máximo rendimiento del motor en el despegue.
PALA DE HELICE
Perfilamiento: Es la operación de girar las palas de la hélice para quedar paralelas a la dirección del viento. Paso efectivo: Es la distancia que avanza una pala de hélice durante una revolución. Paso geométrico: Es la distancia que una pala de hélice avanzaría en un medio sólido durante una revolución. Resbalamiento: Es la diferencia entre el paso geométrico y paso efectivo de una hélice.
PASOS DE HELICE
CLASIFICACION DE HELICES Hélice de paso fijo: Es aquella que no se le puede variar el ángulo de sus palas. Hélice de paso ajustable en tierra: El ángulo de las palas puede ser ajustado en tierra, para realizar despegues en pistas cortas o en pistas largas.
CUIDADO DE LA HELICE Se debe evitar trabajar el motor donde hélice pueda levantar piedras pequeñas o arenas que puedan dañar la superficie de las palas. Se deben inspeccionar las palas, spinner y partes visibles del núcleo por cualquier daño.
INSTRUMENTOS CAPITULO 07
GENERALIDADES Las limitaciones del cuerpo humano hacen imposible que el piloto abarque con sus sentidos todas las condiciones climáticas y todos los dispositivos mecánicos que tiene que ver en vuelo del avión. Los instrumentos le dan una gran ayuda indicando estas condiciones y reacciones de muchos mecanismos que hay.
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Los instrumentos registran en todo momento las variaciones de temperatura, posición, velocidad, altitud, dirección, deriva, actitud y condición mecánica del motor. Los instrumentos están formados por: Un elemento sensitivo. Un elemento transmisor. Un elemento indicador. De acuerdo a su ubicación se llaman de indicación remota, indicación directa e indicación indirecta.
CARACTERISTICAS DE DISEÑO Los instrumentos deben ser livianos, puesto que el peso excesivo bajo su velocidad y eficiencia. Deben ser pequeños, porque el espacio destinado para ellos es muy limitado. Todo instrumento debe ser fácilmente legible. Para facilitar la lectura de noche se les aplica pintura luminosa o un foco de 3 volts.
Todos los instrumentos deben estar perfectamente balanceados y deben indicar con exactitud. El diseño de los instrumentos les debe permitir funcionar con exactitud cuando estén expuestos a alguna vibración. Deben ser inmunes a los efectos de campos magnéticos de otros instrumentos. Cada mecanismo del instrumento debe ser encerrado en un recipiente a prueba de polvo y agua. Deben dar por lo menos 1000hrs de servicio satisfactorio entre periodos de servicio.
CLASES DE INSTRUMENTOS Instrumentos de motor. Instrumentos de vuelo. Instrumentos de navegación. Instrumentos varios.
INSTRUMENTOS DE MOTOR Tacómetro: Indica revoluciones por minuto del motor. Indicador de presión de aceite: Indica la presión del aceite en el motor. Indicador de presión de combustible: Indica la presión a la que el combustible es bombeado. Termómetro del aceite: Indica la temperatura del aceite en el motor.
INSTRUMENTOS DE VUELO Altímetro: Indica la altitud del avión. Velocímetro: Indica la velocidad del avión. Horizonte artificial: Indica la actitud del avión y da una referencia del horizonte terrestre. Indicador de virajes: Indica cuando el aeroplano vuela recto, si se hace un viraje derrapado o un viraje resbalado. Velocidad vertical: Indica el régimen de cambio de altitud.
INSTRUMENTOS DE NAVEGACION Brújula o compás: Es un elemento que siempre esta orientado al norte. Giro direccional: Indica el rumbo o dirección del avión
INSTRUMENTOS VARIOS Indicador de combustible: Indica la cantidad de combustible que hay en el tanque. Amperímetro: Indica la corriente que esta suministrando el generador. Voltímetro: Indica el voltaje que esta generando el generador.
FIN
