Nuevamente volvemos sobre la naturaleza gaseosa de la atmosfera y que por lo tanto está sometida a las leyes de los gases ideales donde es necesario tener en cuenta que la temperatura es determinante sobre los valores de presión y volumen que rigen a dichas leyes y entonces desde una explicación muy rudimentaria de termodinámica diremos que si la presión del aire aumenta, disminuirá su volumen y también aumentara su temperatura. Dicho de otra forma, si una masa de aire es calentada desde la superficie terrestre, se expandirá, aumentando su volumen y disminuyendo su densidad, haciéndose más liviana que su entorno y por lo tanto se elevara. Y como sabemos, la expansión de un gas a presión constante realiza un trabajo sobre el medio. Por otro lado, la energía de una sustancia puede manifestarse de varias formas, por ejemplo la potencial; cuando un cuerpo es llevado a mayor altura, luego puede caer, transformando la energía potencial en cinética. Para resumir podemos decir que la energía nos da una idea de la capacidad de producir trabajo, transformándose de una forma en otra y esto es muy importante en los cambios que ocurren en la atmosfera.
La masa de aire que compone la atmosfera es susceptible, como todas las sustancias, a cambios relacionados con las tres grandes variables que la modifican y en este caso por tratarse de un gas sus efectos son muchos mÆs evidentes. Estas variables son la temperatura, la presi n y la humedad, que en conjunto determinan las condiciones de vuelo de nuestros › aviones. Las des arrollaremos por separado para su mejor comprensi n, pero su efecto es conjunto. TEMPERATURA La temperatura es una medida del calor de un cuerpo y está deter¬minada por la energía calorífica del mismo, la cual se manifiesta en un movimiento de sus moléculas. El calor del aire se mide con un termómetro, el cual consiste en un estrecho tubo de vidrio que se ensancha en la parte inferior en forma de esfera. Dicha esfera y una parte del tubo están llenos de un líquido, por ejemplo, mer¬curio. Si la temperatura sube, el líquido se dilata uniformemente. Junto al tubo hay una escala que dependerá del criterio utilizado para calibrar el termómetro. La escala más difundida mundialmente es aquella donde las temperaturas se miden en grados Celsius o centígrados (ºC). Hay todavía otras unidades para medirla. Así por ejemplo, en EEUU y países anglosajones la
temperatura se mide generalmente en grados Fahrenheit (ºF). Para el calibrado de las escalas de temperatura se pueden utilizar, como en la Celsius, los siguientes puntos fijos: la temperatura de fusión del hielo y la temperatura de ebullición del agua pura a una presión atmosférica de 760 mmHg. Estos criterios no miden diferentes valores, sino que son solo unidades de distinto origen con sus correspondientes equivalencias y a los fines prácticos podemos utilizar tablas de conversión muy difundidas en el medio aeronáutico, como la siguiente:
Procesos adiabáticos En el caso de considerar un pro¬ceso adiabático es decir sin inter¬cambio de masa, ni energía con el exterior, se cumplirá que la variación del calor será igual a 0 y por lo tanto la variación de energía interna (en nuestro caso del aire) es igual a la variación del trabajo que se realice sobre el. Como la variación de energia es la diferencia entre la temperatura inicial y la final y la variación del trabajo -en este caso es positivo, porque la masa de aire que asciende se expan¬de-, nos indica que la energía nece¬saria para producir esta expansión será hecha a expensas de su energía interna y por la tanto la masa de aire al ascender se enfría. Concepto éste muy importante, para entender por ejemplo, porque en un determinado nivel se alcanza la temperatura de punto de rocío, se produce la condensación y por lo tanto se formara la nube, dando de esta forma comienzo al tan conocido ciclo hidrológico, fundamental para la vida. Formas de transferencia de calor Es uno de los más elementales conceptos de la física, cuando se aplica calor a una determinada sus¬tancia o elemento, esta energía se propaga por diferentes mecanismos: a) Conducción: es cuando la energía o el movimiento se transpor¬ta de molécula en molécula, por con¬tacto y se va propagando hacia las moléculas vecinas. Cada material tiene distinta ca¬pacidad de transportar el calor, pro¬ducto de su estructura molecular, esta capacidad se denomina con¬ductividad de calor. Los metales como el cobre o la plata son muy buenos conductores del calor. b) Convección: es un concepto un poco más complicado, se produ¬ce en los fluidos (líquidos y gases), cuando por determinadas circunstan¬cias alguna parte o volumen aumen¬ta su energía, se hace menos denso que su entorno y por lo tanto al ser más liviano se eleva y transporta su energía a otros niveles. Estas burbu¬jas ascendentes son conocidas en la atmósfera como térmicas y es uno de los procesos más importantes dentro de estudio de los procesos atmosféricos. c) Radiación: todos los cuerpos sólidos emiten radiación, este tema lo desarrollaremos con mayor pro¬fundidad más adelante. La energía es transferida del cuerpo emisor a través del vacío o del aire, sin necesidad de moléculas que la propaguen. Estas ondas de energía, con propiedades eléctricas y magnéticas, se llama ondas elec¬tromagnéticas y se mueven a la ve¬locidad de la luz (300.000 km/seg).
La energía transportada desde la fuente emisora no es transferida, hasta que un cuerpo o una molécula se interpone en su camino, momen¬to en el cual, por colisión le trans¬fiere su energía. Una prueba muy sencilla es colocarnos cerca del fue¬go en una noche fría, el aire no se calienta pero nuestro cuerpo re-cibe el calor y lo podemos sentir en la cara o las manos a cierta distancia. d) Advección: No es un proceso de transferencia natural de energía, pero es una forma indirecta de trans¬portar energía o calor, muy común en la atmosfera, cuando el viento transporta horizontalmente una masa de aire más caliente sobre una zona más fría.
Fue Torricelli, físico italiano del siglo XVII, quien hizo la conocida primera demostración al llenar de mercurio un tubo de vidrio y colocarlo inver¬tido sobre un vaso lleno del mismo líquido. Así, resultó natural la idea de considerar la altura de la columna de mercurio como una medida de presión atmosférica; de ahí el uso de la unidad de presión llamada milímetro de mercurio, abreviadamente mmHg (Hg es el símbolo químico del mercurio). El mercurio baja en el tubo hasta un cierto nivel. Como no hay aire en la parte superior del tubo, puede decirse que el peso de la columna de mercurio, situada por enci¬ma del nivel de la cubeta, es equilibrado por la presión atmosférica, trasmitiéndose las fuerzas en virtud del principio de los vasos comunicantes.
PRESION Sabemos que el concepto general de presión proviene de suponer una fuerza aplicada sobre una superficie, que en nuestro caso sería la columna de aire que tenemos encima de nosotros la que ejerce ese peso por unidad de superficie. Tratándose del aire, sucede que es él quien realiza diferentes presiones de acuerdo a las distintas condiciones por las que atraviesa y en un sentido figurado, quien se encuentre sobre la superficie terrestre estaría sumergido en el fondo de esa imaginaria pileta gaseosa y por lo tanto resistiendo la máxima presión posible, que irá disminuyendo a medida que nos elevemos. Presión atmosférica El aire, al ser atraído hacia abajo por la gravedad, ejerce sobre la corteza terrestre una cierta presión, que se define como la fuerza que se ejerce sobre una unidad de superficie (1 cm2 en las regiones que utili¬zan el sistema métrico). Al nivel del mar y en condiciones normales, ejerce una presión de 1033 g/cm2. Esta presión se debe al peso propio de la atmósfera. Al au¬mentar la altura la presión se hace menor, dado que también dis¬minuye la densidad de la atmósfera terrestre. Para medir la presión atmosférica se emplean barómetros, que pueden ser de distintos tipos, los más comunes son los de mercurio y los barómetros aneroides. También tenemos el barógrafo, instrumento que con la ayuda de un barómetro aneroide, dibuja en una tira de papel instalada en un tambor giratorio, la variación temporal de la presión atmosférica, formando la llamada curva barométrica.
Unidades: La presión atmosférica se mide en bares. 1 bar equivale a 100000 Newton/m2. Como esta unidad es grande para nuestro fin, la unidad más utilizada para dicha medición es el milibar. 1 bar se divide en 1000 mb (milibares): 1000 mb corresponde a 750 mm Hg de la columna de mercurio, y 1013 mb corresponden a 760 mm Hg (29,92 pulgadas para algunos altímetros) de la columna de mercurio. De este modo se puede aplicar la siguiente fórmula de transfor¬mación: 1 mm Hg = 4/3 mb y 1 mb = 3/4 mm Hg Hace algunos años se cambio la unidad de medida de presión atmosférica en honor a Blaise Pascal. El Pascal (Pa) es una medida pequeña para los valores de presión atmosférica (1 Pa equivale a 1 N/m2) y por lo tanto se utiliza el hectoPascal cuya equivalencia con el mb es 1hPa = 100 Pa = 100N/m2 por lo tanto 1hPa = 1 mb. Se considera como valor estándar de presión atmosférica a 1013,2 hPa
Presión media al nivel del mar Milímetros Pulgadas Milibares 760 29,92 1013,2 En todo el mundo los centros meteorológicos efectúan mediciones de la presión atmosférica. Puesto que cada una de estas estaciones está situada a diferente altura sobre el nivel del mar, los valores lo¬cales se han de reducir al nivel del mar (NN = nivel normal cero) y a 0°C. Los puntos de igual presión atmosférica reducida se unen mediante isóbaras, que son líneas de unión entre los lugares que tienen la misma presión atmosférica. Si estas isobaras están muy juntas entre sí, las diferencias de presión son grandes y cabe es¬perar fuertes vientos. Si las isobaras están muy separadas entre sí, los vientos son débiles y se inicia un proceso de calma en el tiempo.
HUMEDAD: El agua en la atmósfera. El origen del agua atmosférica se encuentra en la evaporación de los mares y las aguas continentales (lagos, ríos, pantanos, etc.); su condensación en la atmósfera y retomo en forma de precipitación constituye un ciclo cerrado cuyo movimiento nunca se detiene y cuyas relaciones se denominan ciclo hidrológico. El agua, en sus tres estados posibles: sólido, liquido y gaseoso o vapor, está presente en la atmósfera casi exclusivamente en la troposfera. Los cambios de un estado a otro se producen constantemente y van acompañados por una pérdida o ganancia de calor. En el siguiente esquema se resumen las fases en equilibrio y los nombres de los correspondientes cambios de estado: Los cambios de la materia de un estado a otro se con o c e n como cambios de fase y están asociados a cambios de energía en el sistema. En la vaporización se requiere la absorción de energía solar para alterar las fuerzas de atracción entre las moléculas; lo mismo ocurre durante la fusión y la volatilización. La temperatura permanece constante durante los cambios de fase, debido a que la energía que se agrega es utilizada para vencer las fuerzas de atracción entre las moléculas. El vapor de agua es invisible y resulta el estado más común del agua en la atmósfera. Contrariamente a
los otros constituyentes del aire, la concentración del vapor de agua está sujeta a fuertes variaciones, tanto en el espacio como en el tiempo. El vapor de agua, mientras no se encuentra saturando la atmósfera, obedece a la ley de los gases ideales.
Diagrama de fases: El equilibrio entre un líquido y su vapor no es el único equilibrio dinámico que puede existir entre estados de la materia. En condiciones apropiadas de temperatura y presión, un sólido puede estar en equilibrio con su estado líquido o incluso con su estado de vapor. Un diagrama de fases es una forma gráfica de resumir las condiciones en las que existen equilibrios entre los diferentes estados de la materia, y también nos permite predecir la fase de una sustancia que es estable a una temperatura y presión dadas. En la siguiente figura se observa el diagrama de fases de a) agua, b) dióxido de carbono:
En estas figuras, la curva que separa la zona celeste (líquido) de la amarilla (vapor) indica la variación de la presión de vapor del líquido en función de la temperatura, mientras que la curva que separa la zona gris (sólido) de la zona amarilla (vapor) es la curva de sublimación, ésta muestra la variación de la presión de vapor del sólido. La importancia de la influencia del vapor de agua que contiene la atmósfera será expuesta en otros capítulos, pero la manifestación más efectiva de su presencia se produce en la formación de nubes, nieblas, precipitaciones etc. Aire seco y aire húmedo Para que se produzcan nubes o nieblas es necesario que el vapor de agua se condense; esto ocurre cuando el aire húmedo, que es una mezcla de aire seco y vapor de agua, no tiene más capacidad de contener agua en estado de vapor. A esta relación máxima de masa de vapor de agua (mv) y masa de aire seco (ms) se la llama relación de mezcla de saturación y se escribe: Rw= mv/ ms. Si el aire húmedo no está saturado, es decir, si todavía se puede agregar vapor de agua sin que éste condense, se trata de aire húmedo no saturado, y a la relación de mezcla se la denota simplemente como R = mv/ ms y expresa únicamente la proporción de masa de aire seco y masa de vapor de agua que contiene la atmósfera. Otra forma de indicar la humedad de la atmósfera es mediante la humedad relativa, que se expresa en porciento (%) y se define como: HR = 100.(R/Rw). O sea que es el índice de humedad que podemos leer en los inf o r m e s meteorológicos y que expresa la cantidad relativa de vapor de agua que puede contener el aire a una temperatura determinada y que resulta tan relevante para el vuelo.
Si a nuestra muestra de aire le quitamos temperatura, o sea la en¬friamos, llegará un punto en el cual, con la cantidad de vapor de agua contenida, la muestra se saturará. A esta temperatura se la denomi¬na, Temperatura de Punto de Ro¬cío (Td). La diferencia entre la tempera¬tura (T) y la Td a la que llamamos Depresión del Punto de Rocío, nos da una idea de la humedad existente. Cuando están muy próximas, la humedad es alta, si son muy diferen¬tes, será baja. Estos son, en líneas generales, los conceptos básicos de las principales variables que influyen para provocar los fenómenos observados en la atmosfera. Hay mucho mas para aportar al respecto, la idea esta planteada.
Y no es la que nos enseæaron
Una pregunta que a menudo escuchamos los pilotos es: “¿Porque vuelan los aviones?” la respuesta que se obtiene normalmente es inexacta o, lo que es peor, completamente errada. Lo que se explicara a continuación es que es más fácil de entender la sustentación, si uno comienza con las leyes de Newton, que con el principio de Bernoulli, y que las explicaciones populares a las que estamos acostumbrados, están equivocadas, siendo la desviación hacia abajo de la masa de aire, el origen de la sustentación. Para empezar, analizaremos las tres definiciones de sustentación comúnmente usadas en textos y manuales de instrucción de aerodinámica.
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La primera a la que llamaremos Definición matemática de la aerodinámica es usada por ingenieros aeronáuticos. Esta definición utiliza matemáticas complejas y/o simulaciones computacionales para calcular la sustentación que genera un ala. La segunda es la Explicación popular, que esta basada en el principio de Bernoulli. La principal ventaja de esta definición, es lo fácil que es de entender. Por su simplicidad es usada habitualmente para describir el origen de la sustentación en los manuales de vuelo.
La mayor desventaja es que esta basada en el supuesto del “principio del transito en tiempo equivalente” que supone que tanto el flujo de aire que circula por la cara superior del ala como la que lo hace por la cara inferior, se encuentran en el borde de fuga al mismo tiempo, lo cual esta demostrado que es incorrecto. Esta definición se centra en la forma del ala, dejando de lado importantes fenómenos como son el vuelo invertido, la potencia, el efecto suelo y la relación de la sustentación con el ángulo de ataque del ala. La tercera definición a la cual nos abocaremos aquí, la llamaremos Definición física de la sustentación. Esta definición esta basada primariamente en las leyes de Newton. La definición física es útil para entender el vuelo y es fácil de comprender por todos los interesados sin estudios específicos en el tema. Muy pocas matemáticas son necesarias para entender los fenómenos asociados al vuelo. La definición física nos da una clara e intuitiva forma de entender los fenómenos asociados a la sustentación como son, la curva de potencia, el efecto suelo, el stall de alta velocidad, etc. Sin embargo, a diferencia de la definición matemática de la aerodinámica, la definición física no tiene capacidades de diseño o simulación. Explicación popular de la sustentación A los estudiantes de física y aerodinámica se les enseña, que los aviones vuelan como resultado del principio de Bernoulli, que dice, que si la velocidad del aire aumenta, la presión de este disminuye. Por esto un ala genera sustentación dado que el aire circula a mayor velocidad por su cara superior, creando una zona de baja presión, lo cual por equilibrio de presiones da como resultado la sustentación. Esta explicación usualmente satisface la curiosidad de la mayoría, solo unos pocos discuten esta conclusión. Algunos se preguntan, ¿por que el aire circula por la parte de arriba de ala más rápido?, Es aquí donde la explicación popular de la sustentación empieza a desmoronarse. Para explicar porque sucede esto, se recurre al argumento geométrico, que la distancia que recorre el aire esta directamente relacionada con la velocidad. La explicación que se usa habitualmente es, que cuando el aire se divide al impactar el borde de ataque del ala, separándose en un flujo que avanza por la cara superior y otro que lo hace por la cara inferior, deben converger en el borde de fuga al mismo
tiempo. Esto es lo que se denomina “principio del transito en tiempo equivalente”. Asumiendo que esta idea fuese correcta, la velocidad promedio del aire sobre y bajo el ala, que se puede determinar fácilmente, porque podemos medir la distancia y luego podemos calcular la velocidad mediante el principio de Bernoulli, podemos determinar las fuerzas de presión y así la sustentación. Si hacemos un simple cálculo, encontraremos que en orden de generar la sustentación requerida para un típico avión pequeño, la longitud de la cara superior del ala debiera ser, cerca FIGURA 1 Perfil de 50% mas larga que la cara inferior, en la figura 1 vemos como se vería un perfil de ala que cumple esa condición. Por un momento imaginemos como se verían las alas de un Boeing 747!! Si vemos un ala de un típico avión pequeño, que tiene una cara superior que es 1.5 a 2.5 % mas larga que la cara inferior, podemos calcular que un Cessna 172 necesitaría volar a 400 nudos, para generar la sustentación suficiente. Nos preguntamos, ¿por qué la explicación popular ha prevalecido por tanto tiempo? Una respuesta es que el principio de Bernoulli es fácil de entender. No hay nada malo en el principio de Bernoulli, o de la definición, que el flujo de aire por la parte superior del ala circula más rápido. Pero, como sugiere el análisis, nuestro entendimiento no se completa con esta explicación. El problema es que estamos perdiendo una pieza vital, cuando solo aplicamos el principio de Bernoulli. Podemos calcular la presión de aire alrededor del ala, si sabemos la velocidad del aire por las caras inferior y superior del ala, pero ¿cómo determinamos esta velocidad?. Otro atajo fundamental de la explicación popular es que ignora el trabajo realizado. La sustentación requiere potencia (que es trabajo por tiempo), como veremos mas tarde el entendimiento de potencia es clave para entender muchos de los fenómenos de la sustentación.
Leyes de Newton y la sustentación ¿Cómo genera sustentación un ala? Para empezar a entender lo que es la sustentación debemos revisar la primera y tercera ley de Newton. La primera ley de Newton dice que “Un cuerpo en reposo tratara de mantenerse en reposo, un cuerpo en movimiento se mantendrá sin cambiar su condición, hasta que se le aplique una fuerza externa sobre él”. Esto significa que si uno ve una deformación en el flujo de la masa de aire, o si una masa de aire originalmente en reposo es puesta en movimiento, quiere decir que hay una fuerza actuando sobre ella. La tercera ley de Newton dice que a toda acción existe una reacción igual y opuesta. Para lograr generar sustentación una ala debe hacer algo a la masa de aire. Lo que el ala hace a la masa de aire es la acción mientras que la sustentación es la reacción. Comparemos las dos figuras siguientes que muestran los flujos de aire alrededor del ala en la figura 2 el flujo del aire llega en forma recta al ala se desplaza alrededor del ala, una parte por arriba y otra por abajo, para salir por la parte posterior en la misma forma que llego. Todos nosotros hemos visto anteriormente esquemas similares, incluso en manuales de aerodinámica. Pero el flujo de aire deja el ala de la misma forma como estaba antes. No hubo una acción especifica en el flujo de aire dado esto no puede haber sustentación, la figura 3 muestra el flujo de aire como debe ser dibujado. El flujo de aire pasa por la parte superior del ala y es desviado hacia abajo. El desvío del aire es la acción. La reacción es la sustentación producida por el ala. El aire que sube en la parte delantera del al lo llamaremos “upwash” y el que desciende por la parte posterior del ala lo llamaremos “downwash”.
FIGURA 2 (izq): Descripción del flujo de aire sobre un ala FIGURA 3 (der): El flujo de aire en un ala mostrando “upwash” y “downwash”
El ala como una bomba Como las leyes de Newton sugieren, el ala debe cambiar algo en la masa de aire, para obtener sustentación. Cambios en el momento del aire resultan en fuerzas sobre el ala. Para generar sustentación el ala debe dirigir aire hacia abajo, ¡mucho aire! La sustentación de un ala es igual al cambio de momento del aire dirigiéndolo hacia abajo. La sustentación de un ala es proporcional a la cantidad de aire desviado hacia abajo por la velocidad de descenso del aire. Es tan simple. Para conseguir mas sustentación el ala debe desviar una mayor cantidad de aire o aumentar su velocidad hacia abajo. Este flujo de aire dirigido hacia abajo es llamado “downwash” en la Figura 4. Podemos ver como el downwash se ve en el túnel de viento. Mientras mayor es el ángulo de ataque mayor será la velocidad vertical de la masa de aire, manteniendo el ángulo de ataque, pero aume nt and o la velocidad del ala también se lo- FIGURA 4 Gráfico de descomposición de fuerzas grara un aumento de la sustentación. El vector de sustentación del ala aumentara con el aumento de la velocidad del ala, así como el aumento del downwash. Esto puede ser demostrado observando el denso flujo de aire que desplaza una hélice en movimiento, un ventilador o, bajo el rotor de un helicóptero, todos los cuales son alas que giran. Si el flujo de aire saliese de la hélice en un ángulo el flujo de la hélice tendría una forma cónica y no una sólida columna. Si estimamos la componente vertical promedio de downwash de un avión Cessna 172, volando a 110 nudos, debe ser de aproximadamente 9 nudos, luego para generar Los 1000 kilos de sustentación el ala debe bombear la increíble cantidad de 2.5 toneladas por segundo de aire!!! .De hecho, como discutiremos mas adelante, este estimado puede estar subestimado y puede ser bastante mayor. La cantidad de aire que hay que bombear hacia abajo, para un avión Boeing 747, para crear la sustentación necesaria para levantar sus 400 toneladas de peso de despegue, resulta a todas luces increíble. Bombeando, o dirigiendo una cantidad de aire tan grande hacia abajo, es un gran argumento en contra de la sustentación generada solo como un efecto de superficie, como esta implícita en la explicación popular, basada en el principio de Bernoulli. De hecho para poder bombear 2.5 ton/seg. El ala del Cessna 172
debe acelerar todo el aire sobre el ala, hasta aproximadamente 3 mts por sobre ella. ¿Cómo puede un ala tan delgada desviar hacia abajo un flujo de aire tan grande? Cuando el flujo de aire es desviado por sobre la cara superior del ala, esta arrastra la masa de aire que se encuentra sobre esta, desviándola hacia abajo también. Este arrastre reduce la presión de aire sobre el ala. Es la aceleración del aire por sobre el ala con dirección hacia abajo la que produce la sustentación. ¿Cómo el ala desvía la masa de aire con suficiente fuerza para generar sustentación?, Lo veremos mas adelante.
Un observador ubicado en el suelo, vería el flujo de solo al primer contacto el agua en vez de continuar aire saliendo del ala en forma casi vertical. Pero cayendo en forma vertical se adherirá al vaso y lo se¿qué esta haciendo el flujo de aire arriba y abajo del guirá, como se indica en la figura 6.Esta tendencia ala? , La figura 5 muestra una instantánea de cómo de los fluidos de seguir las superficies curvas es colas moléculas de aire se mueven alrededor del ala, nocido como efecto Coanda. Desde la primera ley de cuando esta en desplazamiento. Recordemos que el Newton sabemos que para que un fluido se desvíe, aire inicialdebe haber mente esta una fuerza acquieto y es el tuando sobre ala la que se él. De la terdesplaza. Adecera ley de lante del borde Newton sabede ataque, el mos que este aire se desfluido deberá plaza hacia aplicar una arriba (upfuerza igual y wash). En el opuesta en el borde de fuga objeto que el aire es diricausa que el FIGURA 5 Movimiento del aire alrededor de un ala en movimiento fluido se desgido hacia abajo (downwash). Sobre el ala el aire es acelerado víe. hacia el borde de fuga. Abajo del ala el aire es acele- ¿Por que un fluido sigue una superficie curva? La rado hacia adelante ligeramente si es que no queda respuesta es viscosidad, la resistencia para fluir que como estaba. también les da una capacidad “pegajosa”. La viscosidad en el aire es muy pequeña pero suficiente En la definición matemática de la sustentación ae- como para que las moléculas del aire deseen adherodinámica, esta rotación del aire alrededor del ala, rirse a la superficie. La velocidad relativa entre la suda como resultado los modelos de estudio matemá- perficie y las moléculas de aire más cercanas es tico de compleja manipulación y difícil entendi- exactamente cero. (Por esto que en los autos la capa miento para los no expertos en el tema. Observando de polvo en contacto con su superficie no se desla figura 7 podemos determinar que la cara superior prende al circular). Justo sobre la superficie, el del ala tiene mucho más que ver con el movimiento fluido tiene una pequeña velocidad. Mientras más del aire que la cara inferior. Luego la cara superior nos alejamos de la superficie, va aumentando la vedel ala es la superficie mas critica. Por esto los locidad del fluido, aviones militares que llevan cargas externas en hasta que se llega las alas, lo hacen por la cara inferior de esta, a la velocidad del tales como tanques, lanzables, bombas, misiviento relativo. les, etc., pero no en la cara superior, donde in(Esto ocurre terferirían con la sustentación. Por esto los cerca de los 2 montantes y otras estructuras de refuerzos de cm.).Como el las alas normalmente van por la cara inferior fluido cercano a del ala, históricamente es raro encontrar estos la superficie, elementos ubicados en la cara superior del ala. tiene un cambio Cualquier elemento colocado en la cara supe- FIGURA 6 Efecto Coanda en la velocidad, el rior del ala interfiere con la sustentación. fluido es desviado hacia la superficie. Salvo que el desvío sea muy proEl aire tiene viscosidad nunciado, el fluido seguirá la superficie. Este voluLa pregunta natural que surge es “como el ala desvía men de aire alrededor de las alas, que aparece aire hacia abajo”. Cuando un fluido en movimiento, parcialmente adherida, es llamada “capa limite” hacomo el aire y el agua, toma contacto con una super- bitualmente en los manuales de aerodinámica. ficie curva, estos trataran de seguir esa superficie. Para demostrar este efecto pueden probar sosteniendo un vaso en forma horizontal bajo un chorro de agua vertical, al acercarlo al chorro de agua, tan
Vórtices de punta de ala Uno puede preguntarse como se vera el downwash en un ala. El downwash sale del ala como una lamina y se relaciona con la distribución de la carga alar. La distribución de la carga alar cambia desde la raíz de esta hacia la punta de esta. Luego la cantidad de downwash deberá, en esa misma proporción disminuir a través del ala. El ala desvía un flujo mayor de aire en la raíz que en la punta de esta. Como la raíz del ala desvía hacia abajo una mayor cantidad de aire que la que se desvía en las zonas más cercanas a la punta del ala, esta comienza a curvarse hacia fuera sobre si misma, como el flujo de aire se curva alrededor de la cara superior del ala, por el cambio en la velocidad en el flujo de este aire. Estos son los vórtices de punta de ala. La fuerza que puede llegar a tener estos vórtices es proporcional a la tasa de cambio de la sustentación, a lo largo del ala. Al acercarnos a la punta del ala la sustentación disminuye rápidamente a hasta llegar a cero, causando el vórtice más severo. Este es el vórtice de punta de ala, es solo una pequeña parte del vórtice del ala (aun cuando normalmente es el que más notamos). Los “winglets“ pequeñas alas, casi verticales en las puntas de las alas de algunos aviones modernos, se utilizan para aumentar la eficiencia del ala, aumentando su largo efectivo. La sustentación de un ala normal debe llegar a cero, en la punta del ala, porque la cara superior y la inferior se comunican en la punta. Los winglets bloquean esta comunicación por lo que la sustentación del ala puede ser extendida mas cerca de su extremo. Y como la eficiencia del ala mejora con la envergadura de esta, esto aumenta la efectividad del ala. Efecto suelo Otro fenómeno común que es mal entendido es el efecto suelo. Es el aumento de la eficiencia del ala cuando vuela a alturas de menos de la envergadura del ala. Un avión de ala baja, experimentara una disminución de la resistencia al avance de un 50%, justo antes de tocar el suelo. Existe una gran confusión con el efecto suelo. Muchos pilotos equivocadamente piensan que el efecto suelo resulta de la compresión del aire entre el ala y el suelo. Para entender el efecto suelo es necesario entender el upwash. Por las presiones presentes en el vuelo de baja velocidad, el aire es considerado no compresible. Cuando el aire es acelerado sobre la cara superior del ala, y desviado hacia abajo, este debe ser reemplazado. Por esto, parte del flujo del aire debe girar alrededor del ala (abajo y adelante, y luego arriba) para compensar, en forma similar, al flujo de agua alrededor de un remo de una canoa. Esta es la razón por la que se produce el upwash. Lamentablemente, el upwash acelera el aire en una dirección, que es contraria a la necesaria para producir la sustentación. Luego es necesario producir una mayor cantidad de downwash y así producir la sustentación requerida. Cerca del suelo el upwash es reducido por la cercanía del suelo que inhibe la circulación del aire bajo el ala. Por esto menos downwash es necesario para producir la sustentación requerida. El ángulo de ataque es reducido, junto con la resistencia inducida, por lo que el ala se vuelve más eficiente. Anteriormente estimamos que un avión Cessna 172 volando a 110 nudos desvía hacia abajo cerca de 2.5 toneladas de aire por segundo, para producir la sustentación requerida. En nuestros cálculos, no tomamos en cuenta el upwash. De la magnitud del efecto suelo, queda claro que la cantidad de aire desviado hacia abajo debe ser aproximadamente el doble, del orden de 5 toneladas por segundo! .
Conclusiones Veamos que hemos aprendido y cómo la definición física de la sustentación nos ha dado una mayor habilidad para entender el vuelo. Primero, lo que hemos aprendido. -La cantidad de aire desviado hacia abajo, es proporcional a la velocidad de desplazamiento del ala, y a la densidad del aire. -La velocidad vertical del aire desviado hacia abajo, es proporcional a la velocidad de desplazamiento del ala, y al ángulo de ataque. Ahora veamos algunas situaciones desde el punto de vista físico, y desde el punto de vista de la explicación popular. La velocidad del avión es reducida. El punto de vista físico dice que la cantidad de aire desviado hacia abajo es reducido, entonces el ángulo de ataque debe ser incrementado, para compensar. La potencia necesaria para sustentación, es también aumentada. La explicación popular, no puede responder a esto. La carga del avión es incrementada. El punto de vista físico, dice que la cantidad de aire desviado hacia abajo es la misma, pero el ángulo de ataque debe aumentarse para obtener sustentación extra. La potencia necesaria, para producir la sustentación requerida, también es incrementada. Nuevamente la explicación popular no puede responder a esto. Un avión vuela invertido. El punto de vista físico no tiene problema para responder. El avión ajusta su ángulo de ataque del ala invertida, para producir la sustentación requerida. La explicación popular implica que el vuelo invertido es imposible. Como podemos ver, la explicación popular, la cual se centra en la forma del perfil del ala, puede satisfacer a muchos, pero no nos da las herramientas para realmente entender el vuelo. La descripción física de la sustentación, es fácil de entender, y tiene herramientas muy poderosas para responder a todas las variables relacionadas con la generación de la sustentación. Autores : (Ambos son pilotos civiles) * David Anderson es Físico del Fermi National Accelerator Laboratory USA * Scott Eberhardt es Associate Professor in Aeronautics and Astronautics de la University of Washington USA
A lo largo de la historia, ha ocurrido que un equipo innovador, y que ha tenido una amplia influencia en el presente, no haya tenido la trascendencia que hubiera correspondido para el caso. Aún a pesar que sea la base para su desarrollo bajo otras marcas o empresas. Le ha pasado a vehículos, electrodomésticos y aviones. Un buen ejemplo de ello es el DH 106 “COMET”.
EL INICIO Todo el confort y velocidad que dispone y disfruta un pasajero de una aeronave comercial, desciende directa o indirectamente del desarrollo que hubo en la materia durante la Segunda Guerra Mundial. Durante esos años (y los anteriores, obviamente, también), el vuelo resultaba comprometido, ya sea por la meteorología, las bajas velocidades de crucero, malas condiciones de habitabilidad, las vibraciones y la corta autonomía provocando la necesidad de un sinfín de escalas, dependiendo de la extensión de la ruta. La gran mayoría de las veces, esto ocurría por las bajas prestaciones de los motores a pistón.
El “Comité Brabazon” En 1942, durante la II Guerra Mundial, los Estados Unidos y el Reino Unido acordaron repartirse la responsabilidad de la construcción aeronáutica. Los primeros se concentrarían en los aviones de transporte mientras que el segundo lo haría en los bombarderos pesados. Ésto dejaba al Reino Unido con muy poca experiencia en la fabricación de aviones de transporte una vez terminada la Guerra, algo preocupante si se tiene en cuenta que toda la infraestructura de producción dejaría de ser utilizada y que además la sólida industria estadounidense sería capaz de fabricar modelos civiles con costes mínimos. El Comité Brabazon fue formado en 1943 con el objetivo de investigar las futuras necesidades del mercado de la aviación civil en el Reino Unido, fundamentado en las preocupaciones que las autoridades del Reino Unido tenían sobre la posición del país en la aeronáutica comercial tras finalizar la Segunda Guerra Mundial. La comisión comenzó sus reuniones en febrero de 1943 bajo la dirección de John Moore-Brabazon, Lord Brabazon of Tara. Se estudiaron varios diseños y consideraciones técnicas, y emitieron un informe en que se proponía la construcción de cuatro diseños genéricos bajo la supervisión del Comité y técnicos de la aerolínea estatal British Overseas Airways Corporation (BOAC), posteriormente llamada British European Airways (BEA). Estos diseños eran: • Tipo I: Gran avión comercial transatlántico capaz de satisfacer las necesidades de las rutas de alto volumen de pasajeros como Londres-Nueva York, acomodando al pasaje de manera lujosa para que soporten mejor las 12 horas de viaje. • Tipo II: Avión regional de radio corto destinado a reemplazar al Douglas DC-3 y al De Havilland Dragon Rapide, aunque BEA sugirió un diseño de mayores capacidades. Al final el Tipo II sería dividido en dos diseños, el II-A con motores de pistones y el II-B con turbohélices. • Tipo III: Avión de radio medio dedicado a rutas de varias escalas en aeropuertos del Imperio Británico. • Tipo IV: Propuesta más avanzada, un reactor de 100 plazas. Fue añadido gracias al esfuerzo personal de uno de los miembros del comité, Geoffrey de Havilland, cuya compañía trabajaba en el desarrollo del primer avión de combate a reacción británico. El Tipo IV podría, en caso de conseguir un desarrollo completo del concepto de reactor comercial, reemplazar al Tipo III en todos los sentidos, y en determinadas tareas al resto de propuestas.
En 1944, el Ministerio de Abastecimiento (Ministry of Supply) inició el proceso de licitación de la construcción de las aeronaves. Las constructoras presentaban diseños o prototipos conformes a ella. Tras un corto periodo de selección el Tipo I fue adjudicado a Bristol Aeroplane Company, que fabricó el Bristol Brabazon. El diseño ganador para el Tipo II-A fue el Airspeed Ambassador y para el II-B el Vickers Viceroy, posteriormente conocido como Vickers Viscount. El diseño Tipo III, sujeto a la Especificación C2/47, fue cubierto por el Bristol Britannia, mientras que el Tipo IV, como era de esperar, fue para De Havilland y el que sería el primer reactor comercial de la historia, el D.H. 106 COMET. Dado que todas las propuestas buscaban ajustarse a las necesidades de las compañías del Reino Unido, no resultaron adecuadas para otras aerolíneas, y no consideraron los efectos colaterales de un rápido incremento del volumen de pasajeros en las rutas, ya que se imaginaban que los usuarios serían de gran poder adquisitivo o del Gobierno. El único éxito pleno fue el Tipo II-B Viscount, del que se fabricaron cientos. El II-A fue fabricado de forma limitada al verse eclipsado por la mayor velocidad proporcionada por los motores turbo hélice del Tipo II-B. El Tipo III también debería haber sido un éxito, pero una serie de retrasos en la fabricación tanto antes como después de su entrada en servicio lo forzaron a competir con los recientes diseños a reacción procedentes de los Estados Unidos, con los que simplemente no se podía comparar. Respecto al D.H. 106, el COMET, se emprendieron programas paralelos a fin de asegurar su viabilidad tecnológica. El nuevo motor De Havilland Ghost fue probado en las góndolas externas del Avro Lancas-
trian VM703 y en un De Havilland Vampire especial de alta cota. Los mandos de vuelo asistidos Lockheed Servodyne se evaluaron a bordo de un Avro Lancaster. Incluso la aerodinámica sección de proa fue probada en un planeador, para verificar la visibilidad desde cabina en condiciones de lluvia. La construcción de los prototipos progresó con buen ritmo y el primero, sin pintar y con la matricula G-51, salió de Hatfield el 25 de julio de 1949 y fue puesto en vuelo dos días más tarde, por el piloto de pruebas de John Cunningham. El proceso de desarrollo se mantuvo en gran secreto, como si se tratara de un modelo militar. Esta cautela se extremó a la hora de concebir la instalación de los motores, que finalmente fueron complementados por un motor cohete de propelente líquido, situado entre los conductos de descarga de gases de los motores a fin de mantener el empuje en despegue desde aeropuertos cálidos y altos. El COMET fue concebido para que alojase cuanto combustible fuese posible y, de hecho, en casi la totalidad de las alas, a excepción de los compartimentos de los motores y de los nichos de tren, constituía un enorme depósito integral, con capacidad para 27500 litros, (unas tres veces el combustible embarcado en un Lancaster).
Pintado con la librea de BOAC y asignada la matricula G-ALVG; el certificado de navegación se recibió el 21 de abril de 1950. En diciembre de ese año, los antiestéticos trenes principales de una rueda fueron reemplazados por limpios boggies de cuatro que se normalizarían en los aviones de producción. Estos no llevaron finalmente los motores cohete de asistencia en despegue, si bien se conservó su emplazamiento. El avión inició los servicios regulares el 9 de mayo de 1951, y su primera ruta del COMET fue de Londres a Johanesburgo, vía Roma, Beirut, Jartum, Entebbe y Livingstone, trayecto en el que se demoraba un total de 24 horas. Estructura interior: El pasaje se distribuyó en filas de dos asientos a cada lado del pasillo central, y con el peso bruto inicial de 47630 kg fue posible instalar 36 pasajeros; de ellos ocho en una cabina delantera separada. El limitado espacio resultante bajo el piso supuso que la bodega principal de equipajes se encontrase sobre el piso, por detrás de la espaciosa cabina de vuelo, diseñada para el comandante, segundo, ingeniero de vuelo y navegante. Poco a poco comenzaron a aparecer otras aerolíneas completamente interesadas en el aparato y de Havilland mejoró el modelo básico en el COMET 1A, con el peso bruto crecido hasta los 52160 kg, mayor cabida de combustible, 44 asientos e inyección de agua-metanol a fin de conservar el empuje unitario de los motores en aeropuertos cálidos y elevados. El primer comprador fue Canadian Pacific Airlines (CPA), seguida por Air France , UAT y las Reales Fuerzas Aéreas de Canadá. Para el COMET de nueva generación, de Havilland eligió el motor RollsRoyce Avon y lo instaló en el COMET 2, que utilizaban prácticamente la misma célula que la serie 1 pero alargada 91 cm a fin de conseguir una ventanilla adicional para el pasaje a cada costado del fuselaje. En la exhibición aérea de 1952 en Farnborough, De Havilland anunció el COMET 3. La mayor potencia de motores Avon más recientes consentía un peso bruto de 65770 kg, transformando al Comet 1 (de 44 asientos y 2280 km de alcance) en un transporte comercial realmente capaz y eficiente que podía llevar hasta 76 pasajeros a una distancia de 4350 km, y a una velocidad ligeramente superior. Con su fuselaje alargado en 434 cm por delante del ala, el Comet 3 adquiría un aspecto realmente moderno. En muy poco tiempo se confirmaron los pedidos de BOAC, Air India y Pam AM, y se esbozaron planes para
abrir una tercera línea de montaje del COMET en la factoría que la propia De Havilland tenía en Chester. La nueva aeronave realizó su vuelo inaugural el 19 de julio de 1954. Estructura exterior: La aeronave presentaba un ala con 20º de flecha, de forma trapezoidal. Las superficies de cola eran, en cambio, rectas. Los tres largueros alares, muy separados, atravesaban el fuselaje por debajo del piso de la cabina de pasaje y las secciones internas alares estaban abombadas a fin de alojar los turborreactores Ghost de 50 de 2290 kg de empuje, con tomas de aire ovales en los bordes de ataque y largas toberas proyectándose por los de fuga. Se instalaron grandes flaps enteros y otros, bajo las toberas, de tipo dividido. El borde de ataque alar era fijo, con una pequeña escuadra de guía aerodinámica en la sección externa alar. Estrechos aerofrenos perforados aparecían por delante de las secciones externas de los flaps. El primer Comet presentaba una baja velocidad de entrada en pérdida y resultaba más fácil de volar que la mayoría de los transportes comerciales contemporáneos propulsados a pistón.
Su fuselaje de sección circular tenía diámetro de 3,05 m, y estaba presurizado a 0,58 kg/cm², a fin de conseguir una cota equivalente a 2440 m cuando el avión volaba a 12200 m. Se conseguía purgando aire de los motores, en tanto que otro aire purgado era desviado para deshelar las alas y las superficies de cola. Este valor era el doble de cualquier aparato comercial anterior. Una de las innovaciones principales era la utilización de la unión de los metales mediante el sistema “Redux” en la totalidad de la estructura.
Accidentes Inexplicables Cuando el Comet se había convertido en la admiración de todo el mundo, y el Ministro de gobierno inglés exclamaba “… hemos logrado tal liderazgo en la aviación de reacción comercial […] que podemos habernos apoderado del mercado por una generación. Ésta es una de las mejores oportunidades que jamás hemos tenido”. El 26 de Octubre de 1952, en el aeropuerto de Roma, a las siete, y con una copiosa lluvia, el comandante R.E.H. FOOTE hizo rodar el Comet, propiedad de BOAC, indicat i v o “Yoke Zebra”. Alcanzada la velocid a d entre los 75 y 8 0 nudos, el pil o t o tiró de los mandos y levantó el aterrizador de proa. En ese momento, comenzó un balanceo a estribor lo cual fue corregido por Foote. Al alcanzar los 112 nudos la nave abandonó la pista y se elevó. Inmediatamente se produjo un violento balanceo hacia la izquierda, y el comandante observó no ganaba suficiente velocidad para la ascensión, mientras una fuerte vibración sacudió el aparato. Eran los síntomas de una entrada en pérdida. En ese punto, el piloto intentó corregir empujando el volante de mando hacia adelante sin obtener respuesta de la nave. Finalmente el avión picó hacia la pista. Foote hizo lo único que pudo hacer, abortar el despegue. Al tocar tierra, a gran velocidad, rodó hasta impactar con un terraplén rompiendo su tren de aterrizaje. Continuó dando tumbos sobre tierra mojada por la lluvia por unos 250 metros, mientras perdía combustible por las rajaduras producidas en sus alas. Afortunadamente no se incendio y no hubo que lamentar victimas y todos los ocupantes saltaron a tierra ilesos, excepto uno que se lastimo un dedo.
El informe oficial culpa a Foote por el accidente. Le atribuye un error de juicio al no advertir el excesivo ángulo de incidencia. Prueba de la excesiva elevación de la proa la da la cola del avión, que rozó intermitentemente la pista por 600 metros. La estricta disciplina de BOAC respecto de las tripulaciones de los Comet echó por tierra la carrera de Foote, que fue transferido a los York, transportando cargas y malolientes animales a los zoológicos, hospitales y centros de investigación en las rutas orientales.
Resultó aparente que Pentland, como Foote habían cometido el mismo error. Además, había inconvenientes específicos de un avión reactor, que se comenzaban a conocer. Debido a las altas velocidades, y en consecuencia, a las altas presiones que soportan las superficies móviles, las mismas debían ser (y son) de accionamiento hidráulico. La mayoría de los pilotos de la época estaban acostumbrados a los controles mecánicos, con los cuales podían sentir en forma precisa el comportamiento de un avión, mediante vibraciones, “dureza” de los mandos, y otros recursos. Los controles asistidos del COMET acabaron con esta relación íntima entre hombre y máquina. Ello, combinado a la extrema sensibilidad de la aeronave a su propio ángulo de despegue (a sólo 9 grados de elevación, el ala tendía a padecer una parcial pérdida de sustentación, y a 11 la cola chocaba con el suelo), convertía a un despegue nocturno en una situación sumamente crítica y potencialmente letal.
Contin ú a n u n a serie de incidentes menores, hasta q u e meses d e s pués, esta vez en Karachi, otra aeronave de la Canadian Pacific (CPA) bautizada “Express of Hawai”, se estrelló en las mismas circunstancias que el “YP”. Mueren once pasajeros. A los mandos estaba el comandante Charles PENTLAND, director de operaciones de vuelo de ultramar de CPA y entre los pasajeros se encontraban también altos directivos de la misma y varios técnicos de De Havilland. Su destino era Australia, y tenía intenciones de abrir un servicio de aerolínea a reacción entre Sydney y Honolulu. En esa ocasión, en el amanecer del 3 de Marzo de 1953, Pentland dio gases, y al alcanzar la velocidad de rotación, no logró llevar al avión al aire, precipitándose a toda velocidad contra una cerca al final de la pista, destrozando sus tanques de combustible y estrellándose finalmente con un terraplén de 6,7 metros de altura e incendiándose. Del avión quedaron solamente hierros retorcidos.
La solución de momento fue hacer al avión más “tolerable”. Se rediseñó el borde de ataque del ala, y se elevó el tren de aterrizaje. Mientras tanto, el desarrollo del COMET 2 y 3 continuó.
Otra tragedia Los pedidos, especialmente de la versión 3, prototipo que aún no había volado, comenzaban a aumentar, demostrando la afirmación de las palabras del ministro inglés. Para cumplir con las mismas, y las futuras ventas, De Havilland debió abrir líneas de montaje adicionales en Belfast y Chester para cumplir con la demanda. Pero el prototipo de este nuevo desarrollo del avión sería el único. El 10 de enero de 1954, dos aeronaves de la BOAC despegaban de Roma, con destino a Londres. Eran un Argonaut (construcción canadiense) matrícula G-ALHJ, y el COMET G-ALYP. El segundo lo haría doce minutos después que el primero, con 29 pasajeros. Era su última etapa desde Singapur. Era la misma aeronave que había iniciado los vuelos comerciales a reacción, unos 19 meses antes. Su comandante era Alan GIBSON, quien había coordinado con el piloto del Argonaut, ir comentándole por radio la altitud del techo de las nubes. Durante el ascenso, Gibson cumplió su palabra. A las 10:50, tras 19 minutos de vuelo, informó que se internaba en un techo de nubes a 26000 pies sobre Obertello. Continuaba en su ascenso para 36000 pies y abandonaba la costa italiana. Durante su relato de las nubes, las comunicaciones del “YZ” se cortaron precipitadamente. Luego, algunos pescadores observaron tres explosiones, y finalmente un impacto contra el mar. Cuando llegaron al lugar, sólo encontraron algunos cuerpos flotando. La explicación oficial fue el sabotaje. Pero la BOAC suspendió los vuelos de COMET, para ser sometidos a una minuciosa inspección. El 23 de marzo de 1954 se reanudaron los vuelos. El 08 de abril, el G-ALYY, que despegó de
Roma con destino El Cairo, durante su ascenso para 35000 pies, se comunicó para informar su horario estimado de arribo. Eran las 19:05 horas. No se volvió a saber de él. Se inmovilizan los Comet en tierra y unos días después, las autoridades retiran el certificado de navegabilidad del Comet 1. Sólo dos aviones de la serie volverían a volar. Desde ese momento se establece un intensivo programa de investigación para descubrir las verdaderas causas. La investigación Tras duros esfuerzos, la ROYAL NAVY trabajando en pésimas condiciones, logra extraer de las aguas las cuatro quintas partes de los restos despedazados de "Yoke Peter" compuestos de centenares de fragmentos.
El material rescatado se envió al Real Establecimiento Aeronáutico (RAE) de Farnborough, donde se clasifica y se comienza con la difícil tarea de reensamblar las partes. En cambio los restos de "Yoke Yoke" fueron dejados donde estaban a 3000 pies de profundidad en aguas inaccesibles. Como las circunstancias de ambos accidentes eran similares, se consideró que ambas naves sufrieron el mismo problema. Para simular las condiciones de vuelo, a una célula Comet 1 se la sumerge en una piscina espacialmente construida, a fin de absorber la energía de una eventual ruptura violenta de cualquier parte del fuselaje. (Ver imagen a continuación). Se lo somete a toda clase de esfuerzos, se presuriza y descomprime la cabina, se flexionan las alas tratando de simular todas las condiciones del vuelo real. Después de 1830 simulaciones, el fuselaje se agrietó catastróficamente a partir del vértice de una de las ventanillas de pasajeros. De igual forma se agrietó "Yoke Peter", lo que se suponía, puesto que entre las piezas rescatadas, una, permitió establecer que se fragmentó en forma tan violenta que el revestimiento, al impactar con un semiala, dejó impresa la impronta de la librea azul de BOAC en el extradós alar.
La causa ya era evidente. Los paneles cuadrados en los que se habían escondido las antenas del ADF para mejorar la aerodinámica, se fatigaron y agrietaron por las junturas, la solución era hacerlas más largas y curvas y utilizar un revestimiento doble, hecho que sigue siendo practica habitual en nuestros días.
Finaliza el sueño Todos los COMET 1 fueron retirados del servicio, y sometidos a pruebas para asegurarse que ninguno volviese a volar. Solamente la Fuerza Aérea de Canadá mantuvo sus COMET 1A, fabricado a prueba de fatiga hasta 1964. La producción de COMET 2 se detuvo y se canceló sus pedidos, indemnizándose a sus compradores. Y para empeorar la situación, la larga lista del COMET 3 se derrumbó. De Havilland continuo el desarrollo del COMET 4, con mayor capacidad de combustible, nuevos motores, mayor capacidad de pasajeros (entre 74 y 106) y un alcance cercano a los 4377 kilómetros. Fue el primer avión de pasajeros a reacción en cruzar el Atlántico Norte, aunque con escala en Gander, Terranova. Para ese momento, ya volaba en muchas aerolíneas el Boeing 707, con lo cual el COMET había perdido el liderazgo en forma definitiva. El símbolo más patético del sentimiento de decepción de los británicos fue la ausencia de sir Geoffrey De Havilland en el vuelo inaugural del COMET 4, quien nunca se había ausentado en ocasiones similares de todas sus otras aeronaves. Finalmente, los COMET restantes continuaron volando, fabricándose el último en 1962. El último vuelo comercial fue el 03 de noviembre de 1980 por parte de DAN-AIR, entre Gattwick y Lasham. El COMET en Argentina Aerolíneas Argentinas encargó seis ejemplares del Comet IV C; la versión final de la controvertida aeronave, convirtiéndose en la primera de América del Sur en volar aviones de reacción.
El 16 de febrero de 1959 el primer COMET de los destinados a Aerolíneas Argentinas, identificado como LV-PLM, se elevó por primera vez. Realizando vuelos de prueba. Llegaría al país el 27 de febrero de ese año con la matrícula LV-AHN, y se le impuso el nombre de “Las Tres Marías. Es válido nombrar, que las tripulaciones que lo trajeron estuvieron tres meses en la fábrica de Hatfield, realizando pruebas, y haciendo el curso de vuelo. Cada aeronave había costado aproximadamente 1M de libras ($ 107M. Moneda Nacional al cambio de la época) y estaban propulsados por cuarto turbinas Rolls Royce Avon AR29, de 10500 libras de empuje, que le brindaban una velocidad de 835 kilómetros por hora, volando a 12000 metros de altura, con una autonomía de vuelo de 4900 kilómetros. De esta manera, Aerolíneas Argentinas se convertiría en la primer empresa en adquirir transportes no americanos, y la primer empresa sudamericana en utilizar aeronaves a reacción. Sus destinos fueron Santiago de Chile, México D.F., Río de Janeiro, Nueva York, Dakar, Lisboa, Roma, París, Madrid, Frankfurt y Londres. La llegada de los COMET IV permitió a la compañía recuperar algo del prestigio que había perdido al no poder disponer de aviones de última generación como los DC-7 y los L-4049 “Super H Constellation” en sus rutas internacionales. Lamentablemente, al poco tiempo se debió sufrir la pérdida en accidente del avión LVAHP, ocurrido el 27 de agosto de 1959. En la aproximación final a Asunción, Paraguay la aeronave golpeó la cima de una colina a 9 kilómetros del aeropuerto. El avión transportaba 44 pasajeros y la tripulación, que estaba compuesta por seis miembros. Uno de pasajeros y un miembro de la tripulación murieron a causa del accidente. Otro ocurrió el 20 de febrero de 1960, cuando la aeronave LV-AHO se accidentó durante un vuelo de entrenamiento en Ezeiza. El avión, tras realizar un aterrizaje brusco durante un vuelo de entrenamiento y buscando despegar de nuevo, se desplomó e incendió, sin provocar víctimas entre sus 9 ocupantes. Se comprobó la causa como enseñanza de vuelo mal dirigida y mal uso de los mandos y motor por parte del instructor.
El 23 de noviembre de 1961 se estrelló el avión LV-AHR en Brasil. Respecto al accidente, los reportes del Ministerio del Aire de Brasil manifestaron que el mismo fue responsabilidad del copiloto. El comandante de la nave actuaba como instructor. El copiloto no registraba experiencia al mando de aviones como el Comet IV. No estaban cansados, apenas habían volado tres horas en él último día. Esa madrugada en San Pablo no había luz suficiente para el despegue del avión. El vuelo, que se había originado en Buenos Aires, tenía programada una escala en Trinidad y su destino final era Nueva York. Los cuerpos de los 40 pasajeros y de los 12 tripulantes no pudieron ser reconocidos y los bomberos paulistas debieron esperar varias horas antes de comenzar a apagar la bola de fuego en que se había transformado el Comet. La lista de víctimas se armó con la lista de pasajeros. La noticia llegó a la Argentina a las ocho de la mañana. En abril de 1962 la empresa adquirió un séptimo aparato de la versión IV-C, en reemplazo de las pérdidas sufridas en distintos accidentes. La aeronave había sido construida a partir de una orden de Middle East Airlines, que posteriormente no la tomó. El martes 24 de marzo de 1970, al atardecer partió de Córdoba con destino a Jujuy el Comet IV LVAHN. Abordo viajaban 61 pasajeros y siete tripulantes. Volando sobre Tucumán, el comandante Mario Garabagno informó que se dirigía a Chile con personas armadas a bordo. Una mujer joven aparentemente embarazada con una pistola calibre 32 y un hombre con un arma calibre 45 habían tomado el control de la máquina, obligando a los pasajeros y auxiliares a ubicarse en la parte posterior de la nave, quedando la sediciosa en la puerta que separaba las dos cabinas de pasajeros, y secuestrador en el puesto de comando, junto a los tres integrantes de la tripulación de vuelo y una azafata. El avión fue reabastecido en Santiago, y desde allí voló a Lima, donde descendieron catorce personas entre los que había niños y un enfermo cardíaco. Algo que no estaba en los planes de los secuestradores era que el Comet necesitaba un grupo electrógeno particular para arrancar, que no estaba disponible en Lima, lo que les costó un atraso de nueve horas. Al mediodía argentino el avión despegó para su vuelo de 4000km con destino a La Habana. El avión llegó al destino preferido por guerrilleros y terroristas cinco horas y media después. En Cuba la tripulación debió descansar, y además la meteorología obligó a postergar el regreso. Con la excepción de los secuestradores, a los que se les perdió la pista, todos fueron alojados en el hotel Habana Riviera, donde en la práctica estuvieron internados. Durante su estancia, y para su entretenimiento recibieron literatura política y el último día los llevaron recorrer la ciudad. El 28 de marzo el Comet partió hacia Buenos Aires, arribando el día 29. A medida que los Boeing 737 y los 707 comenzaban a sumarse, los Comet IV perdían terreno. Motivo por el cual Aerolíneas negoció su flota de Comet en el Reino Unido. En definitiva, la totalidad de los Comet IV fueron vendidos a la compañía Dan Air, dándose la circunstancia de que el último avión en partir fue, precisamente, el primero en llegar a la empresa, aquel bautizado “Las tres Marías”, logrando totalizar 29348 horas de vuelo, en sus doce años de servicio. La mayoría de los Comet portó hasta el final de sus vidas operativas el esquema de Aerolíneas, sin títulos o logos.
Con respecto al vuelo en sí, se basa en un modelo matemático que surge de la programación de perfiles, pesos, ángulos, velocidades, prediseñados y testeados por pilotos profesionales, basados en la física aeronáutica. Este complejo sistema matemático recibe datos desde el avión como parámetros de diseño que llamamos dinámicas. Estos parámetros están guardados en un archivo que define cual será el comportamiento del modelo y además como responderá a los datos entregados por la meteorología y de cambios en los comandos provocados por el piloto. Todo esto conforma una gran fórmula matemática que simula el vuelo. El vuelo depende de cómo está diseñado el avión y de su comportamiento en consecuencia cuando aplicamos fuerzas provenientes de la meteorología y movimientos de los comandos. Dicho más sencillo para mi humilde entender, MSFS es un simulador de aviones y por esto, ¡Los modelos son espectaculares! Para reforzar este concepto y comenzar a delinear su fortaleza y debilidades, vale recordar cómo se aumenta la complejidad de los rituales de cabina en algunos modelos muy cercanos a la realidad. Pero que de no seguir exactamente los procedimientos, salvo raras excepciones, no pasa nada!! El vuelo se realiza igual. ¿Por que?, porque nada de esto interactúa con el ambiente. Solamente la matemática del avión, la matemática del clima y la de los comandos,
Una de las primeras dudas a la hora de sumergirse en el mundo virtual de la simulaci n de vuelo es; ¿QuØ simulador elegir? Aqu comienza realmente una polØmica que hasta la fecha no estÆ resuelta. Voy a ayudar a involucrarlos en esta ya que se encuentra buena información comparativa y, según el autor, la balanza se inclina hacia alguno de ellos de acuerdo a sus preferencias. Para comenzar a tratar este tema, podríamos mencionar cuales son los simuladores disponibles a la fecha, los cuales enumero a continuación. Flight Simulator 2002/2004 (MSFS2004) Flight Simulator X (MSFSX) X-Plane (XP) Flight Gear (FG) Podríamos encontrar unos cuantos simuladores a los mencionados, pero en la opinión general de los pilotos virtuales y en mi opinión por tener experiencia en estos cuatro, son los únicos que merecen participar de la discusión.
MSFS es sin duda el que comercialmente y por historia, lleva una delantera indiscutible. Surgió como un juego que después de varias versiones muy básicas, al estilo Family Game , evolucionó hacia el estilo ARCADE con mucho énfasis en mejorar el entorno gráfico. MSFS2002/2004 y luego FSX desarrollaron programas y técnicas que permitieron la reproducción de escenarios cercanos a la realidad. Aun hoy, si personas no relacionadas a esta actividad miran videos de alguno de estos simuladores dudan si son reales o no. En las versiones 2002 y 2004 estas mejoras se trasladan a los aviones y se diseñan con un nivel de complejidad tal que en algunos modelos exige adquirir conocimientos para poder volar y entrenar al máximo para simular los procedimientos en cabina y técnicas de vuelo.
reproducen un vuelo. Al ser un modelo matemático de su comportamiento, las fallas también deben representarse en ese modelo y, por lo tanto, deben programarse. O sea, MSFS es un excelente simulador de aviones. En su versión más moderna el FSX, se lanzó con un gran esfuerzo por mejorar el entorno gráfico. Por este motivo surgieron addon de extrema calidad gráfica como Real Environment Extreme y otros de meteorología que exigieron demasiados recurso técnicos para disfrutarlo decentemente. A pesar de este esfuerzo, en mi opinión el ambiente lo veo muy dibujado. Pero, al ser un simulador de aviones, se olvidaron de mejorar las dinámicas de los aviones y ahí se quedó hasta hoy FSX. Seguimos buscando representar un mundo real en PC modestas y algunos aviones de comportamiento similar a FS2004. De hecho los mismos diseñadores los hacen para ambas versiones. Creo que el motivo para que FSX no se convierta en el simulador por excelencia fue que se esperaba un cambio de "dinámicas", quizá mas técnico sería decir "del tratamiento de la aerodinámica", pero como no agregó aviones nuevos de calidad, las dinámicas nuevas... no aparecieron.
En cuanto a como corre en nuestras PC, encontramos aquí otro punto débil de MSFS. La versión 2004 bien tuneada, corre decentemente con la mayoría de los addons para mejorar el aspecto gráfico. En los escenarios mas complejos, desarrollados con programas como GMAX, 3D Studio y otros similares, corremos el riesgo de sufrir caídas importantes en la cantidad de frames/seg. El problema con la caída de frames es que el simulador entrecorta su imagen. Pero también, si volamos online podemos crear pausas en el vuelo que pueden ser molestos en plena aproximación y con mucho tráfico. X-plane, en cambio, no parece ser un simulador de aviones, parece más bien ser un simulador ambiental o de recrear un " Geosistema artificial". Esto es así desde que maneja muchas mas variables atmosféricas. Además de la temperatura, presión y vientos, incorpora otras como la humedad, concentración de partículas. Luego, en este ambiente artificial se incorporan objetos, entre ellos aviones. Estos son sometidos a fuerzas propias de ese fluido ambiental sobre estos y las partes que los componen. Por este motivo, con un mismo diseño aerodinámico, se pueden encontrar respuestas diferentes y se pone en evidencia la resistencia de los materiales con que están diseñados. De esto último resulta que en X-Plane existen daños y fallas provenientes de esta interacción además de poder programarlas para su simulación. Hay fallas no programables como daño de flaps, tren de aterrizaje, spoilers, slats, engelamiento, etc. Gracias a estas características se está comenzando a desarrollar sobre el mismo ambiente otro tipo de simuladores, como embarcaciones, autos y submarinos. Como el objetivo era simular el ambiente, los diseños gráficos quedaron relegados. X-Plane no tiene escenarios, solo pistas todas iguales y algunos aviones default. Los escenarios hay que buscarlos, crearlos o convertirlos. Aunque en mallas de terreno tiene dos aspectos muy llamativos; es muy foto real y las nubes tienen sombra sobre el terreno. Los procedimientos en cabina no son reales y muy pocos los simulan. Pero no ignoraron las funciones que interactúan con el ambiente.
No les importa la presurización de la cabina, pero no les falta ninguna función que si modifique el comportamiento del avión con el ambiente. Por esto es muy importante el trimado, el manejo correcto de la potencia de motores y el balance con todo lo que esto significa, peso, carga. El uso correcto del anti Ice también es muy importante. Si bien actualmente están comenzando a competir con MSFS mejorando la calidad sensiblemente de algunos aviones, estos dos últimos aspectos mencionados son los puntos mas débiles de XP. Sin embargo, la diferencia mencionada, entre un ritual de encendido y los datos utilizados para simular del MSFS y el privilegio a interactuar con el ambiente de X-plane le dio a este último la aprobación de una de sus versiones por la FAA para uso en simuladores
Pero esta interacción con el ambiente no solo le da realismo al vuelo, sino que tienen directa consecuencia en daños estructurales por maniobras con los flaps, spoilers, ruedas, engelamiento, etc. Si no suben el tren de aterrizaje a tiempo, estos son severamente dañados y se verán en dificultades para aterrizar. Cuando vuelo en XP, apago el televisor, teléfonos, estoy solo y no hago otra cosa. He aprendido a respetar a este simulador. En cuanto a como funciona en nuestra PC, la diferencia con MSFS es la menor demanda de recursos para mantener un vuelo continuo, lo cual se logra con 19 frames /seg. Pero además, si este número se compromete, no lo baja, simplemente reduce la visibilidad externa y si aun no alcanza, reduce la relación de tiempo, haciendo el vuelo mas lento pero nunca discontinuo. Les aclaro que, a pesar de mi clara preferencia por X-Plane, el 1009% de los vuelos que reporto son con MSFS2004 porque creo que me interesa conocer a fondo los secretos de los aviones comerciales y estoy mas interesado en seguir los procedimientos. Sin embargo, cuando quiero volar un ratito en serio, me subo al cessna 172 default de XP. Habría mucho mas para discutir sobre cada simulador. Pero el espacio para hacerlo es en el foro de SUR Air. Entonces voy a tratar de resumir; 1) MSFS2004 es genial en su calidad de realismo de sus aviones , muy buena gráfica y gran cantidad de addons a la medida. Buen desempeño en PC de
Por esto, el punto fuerte de XP es el vuelo. A tal punto que se menciona por algunos foros que cualquier avión diseñado que vuele en XP, puede volar en la realidad. Si quieren probar esta diferencia, simplemente ubíquense en la cabecera de una pista y pongan un fuerte viento cruzado y traten de despegar. Con MSFS aunque se moverán mucho, es difícil que no puedan lograrlo. En cambio en XP será casi imposible.
gama media. Es para mi el simulador de elección para aprender a volar e introducirse en la comunidad virtual de pilotos. 2) FSX , igual al anterior en la calidad de aviones y dinámicas. Mejoras gráficas pero a costa de exigir PC de alto rendimiento con un elevado riesgo de comprometer la continuidad de las imágenes. 3) XP, muy buenas gráficas. Perfecto en técnica y realismo, no hay que programar las fallas, estas ocurren por nuestra impericia. Utiliza recursos de programación para evitar la caída de frames. Pero muy pobre en los aviones y el realismo de sus sistemas así como también ausentes los escenarios default. Por todo lo expuesto, si elijo volar y agradar mis sentidos, me quedo con FSX. Si quiero sentirme un piloto profesional y cumplir al detalle con todos los procedimientos, elijo MSFS2004. Pero si mi elección es sentir el vuelo, me quedo con X-Plane. Finalmente, creo que cada simulador tiene lo suyo. Por eso tengo instalados estos tres. Y el futuro de los simuladores quizás sea el unificar la excelencia del ambiente de XP con la des los aviones de MSFS. Mi opinión personal, de MSFS solo podemos esperar buenos desarrollos de adonis y nada de parte de Microsoft. A XP le falta buenos aviones y escenarios de igual modo, pero con vigencia comercial en este momento. Espero haber sido claro. De lo contrario espero sus comentarios en el foro de SUR Air.