Componentes y sub-componentes principales del avión

Componentes

Aunque los aviones están diseñados para una variedad de propósitos, la mayoría de los componentes principales son los mismos.

Las características generales son en gran parte determinadas por los objetivos del diseño original.

Entre las estructuras de avión se incluyen fuselaje, alas, empenaje, tren de aterrizaje y grupo moto propulsor.

El fuselaje es el cuerpo central de un avión y está diseñado para dar cabida a la tripulación, pasajeros y carga. También proporciona la conexión estructural de las alas y el empenaje de cola. Los tipos de diseño más antiguos utilizan una estructura reticular (o tubular) construida de madera, acero o aluminio.

Los tipos de estructuras de fuselaje utilizado en los aviones de hoy son el monocasco y semimonocasco.

Las alas son perfiles aerodinámicos unidos a cada lado del fuselaje y son las principales superficies sustentadoras que mantienen al avión en vuelo. Existen numerosos diseños de alas, tamaños y formas utilizadas por los distintos fabricantes, cada uno responde a una necesidad determinada por el desempeño esperado para un avión en particular.

Las alas pueden estar unidas en la parte superior, media, o inferior del fuselaje. Estos diseños son conocidos como de ala alta, media, y baja, respectivamente. El número de las alas también puede variar. Aviones con un solo conjunto de alas se conocen como monoplanos, mientras que con dos conjuntos se llaman biplanos.

Muchos aviones de ala alta tienen soportes externos, o montantes, que transmiten las cargas de vuelo y aterrizaje a través de los montantes a la estructura del fuselaje principal. Este tipo de estructura de las alas se llama arriostrada.

Pocos aviones de ala alta y la mayoría de ala baja tienen un ala cantiléver diseñada para soportar las cargas sin soportes externos.

Las principales partes estructurales del ala son largueros, costillas y larguerillos (fig2). Estos son reforzados por armazones, vigas en I, tubos u otros dispositivos, incluyendo el recubrimiento. Las costillas determinan la forma y el espesor del ala simultáneamente hacia abajo para aumentar la fuerza de sustentación del ala para despegues y aterrizajes. (fig1)

El empenaje incluye el grupo de cola entera y se compone de superficies fijas, como el estabilizador vertical o deriva, y el estabilizador horizontal. Las superficies móviles incluyen el timón de dirección, el elevador o timón de profundidad, y uno o más compensadores.

El timón (estabilizador vertical) se une a la parte posterior de la deriva. Durante el vuelo, se utiliza para mover la nariz del avión a la izquierda y la derecha.

El timón de profundidad, que se une a la parte posterior del estabilizador horizontal, se utiliza para mover la nariz del avión hacia arriba y hacia abajo durante el vuelo.

Los compensadores son pequeñas aletas, móviles del borde posterior de las superficies de control. Estos compensadores, que se controlan desde la cabina, reducen la presión en los controles. Los compensadores pueden ser instalados en los alerones, el timón, y/o el elevador.

Un segundo tipo de diseño de empenaje no requiere de timón de profundidad. En su lugar, incorpora un estabilizador horizontal de una sola pieza que gira desde un punto de central. Este tipo de diseño se llama stabilator, y se mueve con el mando, al igual que el timón de profundidad.

Por ejemplo, cuando un piloto tira del mando, el stabilator pivota moviendo el borde de salida hacia arriba. Esto aumenta la carga aerodinámica en la cola y hace que la nariz del avión se desplace hacia arriba.

El stabilator tiene una aleta antiservo extendida a lo largo de su borde posterior. La aleta antiservo se mueve en la misma dirección que el borde de salida del stabilator y ayuda a que éste sea menos sensible. Esta aleta también funciona como compensador para aliviar las presiones de control y ayuda a mantener el stabilator en la posición deseada.

Tren de aterrizaje

es el principal apoyo del avión cuando está estacionado, en rodaje, despegando o aterrizando. El tipo más común de tren de aterrizaje se compone de ruedas, pero los aviones también pueden ser equipados con flotadores para las operaciones en el agua, o esquís para aterrizar en la nieve.

El tren de aterrizaje se compone de tres ruedas, dos ruedas principales y una tercera rueda en posición delantera o trasera del avión. El tren de aterrizaje con una rueda trasera se llama el tren de aterrizaje convencional.

Los aviones con tren de aterrizaje convencional, a veces se refieren como aviones de rueda de cola. Cuando la tercera rueda se encuentra en la nariz al diseño se lo conoce como un tren triciclo. Una rueda de nariz o rueda de cola orientable permite controlar al avión a lo largo de todas las operaciones, mientras está en el suelo. La mayoría de los aviones son dirigidos moviendo los pedales, sea con rueda de nariz o rueda de cola. Además, algunos aviones son dirigidos por frenado diferencial.

El grupo motopropulsor

El grupo motopropulsor por lo general incluye el motor y la hélice. La función principal del motor es proporcionar la energía para hacer girar la hélice. También genera energía eléctrica, proporciona vacío para algunos instrumentos de vuelo, y en la mayoría de aviones monomotores, proporciona una fuente de calor para el piloto y los pasajeros.

El motor está cubierto por un carenado o capot, que son dos tipos de cubiertas. El propósito de la cubierta es mejorar el flujo de aire alrededor del motor y así ayudar a enfriar el motor conduciendo el aire alrededor de los cilindros.

La hélice, montada en la parte delantera del motor, convierte la fuerza de rotación del motor en empuje, una fuerza de avance que ayuda a mover el avión. La hélice también puede ser montada en la parte trasera del motor.

Una hélice es un perfil aerodinámico rotatorio que produce empuje por la acción aerodinámica. Un área de baja presión se forma en la parte posterior de la hélice, y la alta presión se produce en la cara delantera de la hélice, en forma similar a como se genera sustentación en un perfil aerodinámico o ala. Este diferencial de presión empuja el aire a través de la hélice, que a su vez tira del avión hacia adelante.

Hay dos factores importantes involucrados en el diseño de una hélice que afectan su eficacia. El ángulo de pala de la hélice, medida contra el cubo de la hélice, mantiene el ángulo de ataque relativamente constante a lo largo de la pala de la hélice, reduciendo o eliminando la posibilidad de pérdida. El paso se define como la distancia que una hélice viajaría en una vuelta si se moviera en un sólido. Estos dos factores se combinan para permitir una medición de la eficacia de la hélice. Las hélices son por lo general diseñadas para una combinación específica de aeronave/motor para lograr la mejor eficiencia en una configuración de potencia particular, y tiran o empujan, dependiendo de cómo está montado el motor.

Subcomponentes

Los subcomponentes de un avión comprenden la estructura, el sistema eléctrico, controles de vuelo, y los frenos.

La estructura básica de una aeronave está diseñada para soportar todas las fuerzas aerodinámicas, así como las tensiones impuestas por el peso del combustible, la tripulación y la carga útil.

La función principal del sistema eléctrico es la de generar, regular y distribuir la energía eléctrica en todo el avión. Hay varias fuentes de energía diferentes en las aeronaves para alimentar el sistema eléctrico. Estas fuentes de energía incluyen: generadores de corriente alterna (AC) accionados por el motor, unidades de potencia auxiliar (APU), y alimentación exterior. El sistema de energía eléctrica de la aeronave se utiliza para operar los instrumentos de vuelo, sistemas esenciales tales como anti-hielo, etc., y los servicios de pasajeros, tales como la iluminación de la cabina.

Los controles de vuelo son los dispositivos y sistemas que gobiernan la actitud de la aeronave y, en consecuencia, la trayectoria de vuelo seguida por la aeronave. En el caso de muchos aviones convencionales, los controles de vuelo primarios utilizan superficies abisagradas en los bordes de salida llamadas timones de profundidad para cabeceo, alerones para alabeos, y timón para la dirección. Estas superficies son operadas por el piloto desde la cabina o por un piloto automático.

Los frenos consisten en pastillas que hidráulicamente se aprietan contra un disco giratorio ubicado entre ellas. Las pastillas ejercen presión contra el disco que está girando con las ruedas. Como resultado de la fricción en el disco las ruedas se frenan y dejan de girar. Los discos y las pastillas de freno están hechos de acero, como los de un auto, o de un material de carbono que pesa menos y puede absorber más energía. Debido a que los frenos del avión se utilizan principalmente durante los aterrizajes y deben absorber enormes cantidades de energía, su vida es medida en aterrizajes en vez de kilómetros.

Practica

1. ¿Cuáles son los principales componentes de una aeronave?

2. Mencionar la diferencia entre un estabilizador convencional y un stabilator

3. Mencionar los distintos tipos de tren de aterrizaje

4. ¿Cuáles son los principales subcomponentes de una aeronave?