Índice · desarrollo proyectual 9 idea de solución se propone generar un accesorio móvil que...
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Índice
1
Introducción 2
Capítulo 1 8
Desarrollo Proyectual
Capítulo 2 11
Antecedentes
Capítulo 3 17
Génesis Formal
Capítulo 4 23
Propuesta Formal
Anexos 33
Bibliografía 38
Agradecimientos 39
2
Introducción
Dentro del contexto aeronáutico, los
aviones ultralivianos son
considerados, más que un medio de
transporte, un elemento de
entretención y esparcimiento. Algo
así como andar en una bicicleta con
alas.
Los ultralivianos fueron desarrollados
por Volmer Jensen y Bob Lovejoy en
la década del 70, junto a la empresa
Eipper Formace. El diseño antecesor
del ultraliviano fue el Hang Glider[1],
pero al incorporarle asientos, ruedas,
comandos, estabilizador horizontal,
rudder[2] y alas rígidas, se transformó
en un avión ultraliviano.
[1] Alas Delta[2] Timón de dirección
Ultralivianos
3
En Chile se cuentan alrededor de 170
aviones, y en Santiago sus entusiastas se
agrupan en el Club de Ultralivianos de
Lipangue y el Club de ultralivianos de Runge.
Estos aviones se consiguen a través de
encargo a EE.UU. y son traídos a Chile en
un kit, para posteriormente ser armados en el
lugar de destino. En Chile, la empresa
Ultrasport ofrece este servicio.
Existen distintos tipos de aviones
ultralivianos y variadas empresas que los
fabrican (ver capítulo de antecedentes). El
avión que será intervenido es fabricado por
la empresa QuickSilver Aircraft, la que ofrece
diversos modelos de ultralivianos .
Usuario Ultraliviano
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Aunque en principio el volar es algo propio
de las aves, el hombre se ha visto seducido
por habitar el aire . Actualmente cuenta,
gracias a su capacidad de crear, con
elementos que le permiten dominar un medio
que por naturaleza le es ajeno.
Elementos que propician el volar en contacto
directo con el medio a través de la
generación de pequeñas intervenciones,
como son las alas deltas, así también más
sofisticados los aviones ultralivianos.
Estructuras volantes que a través de un
motor y alas logran entregar la sensación de
volar como pájaro.
Usuario Ultraliviano
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El usuario de un avión Ultraliviano se
caracteriza por ser una persona audaz que
gusta de tener contacto con la naturaleza.
La inversión realizada al comprar un
Ultraliviano responde a la de un hobby, más
que a una necesidad de transporte. La
adquisición de accesorios complementarios,
apuntan a personalizar y dar más identidad
al objeto preciado.
Principalmente se trata de personas ABC1,
las que invierten aproximadamente 10
millones de pesos en la compra del avión,
además de su mantención mensual
equivalente a 300 mil pesos.
Todos los fines de semanas vuelan
alrededor de Santiago y eventualmente se
organizan paseos a regiones, donde las
distancias se alargan y por lo tanto la
resistencia en contra de la hostilidad del
entorno se hace más difícil.
Usuario Ultraliviano
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Si bien es cierto la autonomía de vuelo de un
avión Ultraliviano es de 3 horas
aproximadamente, los pilotos coinciden en
que debido a las condiciones adversas del
entorno, ya sean viento y frío, no pueden
permanecer más de 1 hora y media en vuelo.
Generalmente el piloto se equipa de chaqueta
térmica, guantes, buzo, y antiparras para
pilotear el avión ya que este no provee de una
protección adicional.
El usuario y el aire
Ser espectador. Descubrimiento de otras
perspectivas. La visión sólo es limitada por el
alcance de los ojos.
Ser pájaro. Desprendimiento de la tierra. Sin
suelo, sólo alas. Sentimiento de libertad.
Lúdico. Búsqueda de nuevas sensaciones a
través del probar más allá. Jugar con las
libertades que entrega la nave en cuanto a
maniobrabilidad. ¿Cuánto puedo arriesgar?
Buscar los límites.
Desprotección. Viento y frío agresivos.
Limitan la permanencia.
Descubridor. Interés por el ver qué hay más
allá. Descubrir nuevos detalles. Esto motiva al
piloto en cuanto a la trascendencia del vuelo.
Contexto de Vuelo
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El frío producido por el impacto del viento
impide que el piloto permanezca por más
tiempo en vuelo y deba aterrizar para volver
a templar el cuerpo.
A 100 K/h, velocidad promedio de los
Ultralivianos, las masas de aire perjudican
las capacidades operativas del usuario.
La inexistencia de un suelo y la plena
libertad influye en la percepción de
inseguridad del piloto.
1
1
Capítulo
Desarrollo Proyectual
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Proyecto
El proyecto tiene como fin aportar al desempeño de los
pilotos de aviones Utralivianos, ya que se posicionan
en un medio donde las condiciones son adversas y
poco favorables para ser soportadas por un ser
humano.
El Problema
Uno de los mayores problemas que enfrentan los
pilotos es la desprotección que rige la nave. Debido a
lo sencillo de su estructura, acorde a su condición de
ultraliviano QuickSilver, el piloto permanece
completamente expuesto durante el vuelo, lo que hace
menos duradera su estadía en el aire y en condiciones
no humanas, pues es un medio dominado por las
aves.
Desde esta perspectiva, la intervención pretende
generar una condición para posicionar al hombre
en un medio no humano evitando que éste pierda,
producto de las modificaciones, la sensación de
contacto directo con el entorno, ya que esta sensación
de estar realmente inmerso en el aire representa el
mayor valor agregado de un avión ultraliviano.
1
Desarrollo Proyectual
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Idea de solución
Se propone generar un accesorio móvil que proteja
al piloto del contacto directo con el viento, para así
proporcionar una estadía acorde a su condición
humana.
A través de esta protección, el piloto podrá
mantenerse mayor tiempo en vuelo sin ser
perjudicado por la hostilidad del entorno.
La idea es que, además de generar una protección,
el accesorio permita no perder la conexión con el
entorno.
Dentro de los factores que permiten posicionar al
hombre en el contexto aéreo, algunos tienen
relación con las condiciones humanas en la tierra.
Un aspecto a destacar es la utilización de un suelo,
ya que éste genera mayor seguridad perceptual
para el piloto, por ser un trozo de tierra que se
transporta al medio aéreo.
Entonces así se generan dos formas principales
dentro del desarrollo proyectual. Una, que protege
al piloto del viento y que permite la apreciación del
entorno (forma superior); y otra, que lo mantiene
con los pies en la tierra, entregándole seguridad
(forma inferior).
1
Objetivos
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Objetivo General
Aportar al desarrollo aeronáutico nacional mediante
la configuración de un sistema que protege a los
pilotos de aviones ultralivianos QuickSilver contra la
hostilidad del entorno aéreo.
Objetivos específicos
1 Desarrollar un accesorio que proteja al piloto del
viento y frío, desviando el flujo aéreo y evitando el
enfrentamiento directo de éste con el piloto.
2 Desarrollo formal aerodinámico que no involucre
el desempeño de la nave.
3 No aislar al piloto del entorno aéreo.
4 Que la intervención no interrumpa el nexo entre el
piloto y el entorno aéreo.
2Antecedentes
Capítulo
11
Protecciones aerodinámicas para ultralivianos QuickSilver
En general, el desarrollo de protecciones para aviones ultralivianos
QuickSilver contempla el diseño de variados tipos de soluciones.
La más popular es una nariz que produce un efecto aerodinámico,
dándole mayor velocidad a la nave, pero poca protección al piloto.
Su condición atiende a un elemento fijo, sin posibilidades de ser
modificado en pos del usuario.
Antecedentes
12
Otro tipo de intervención es la generación de una
cabina cerrada, la que aísla al piloto del entorno .
Esta viene instalada desde fábrica o en el kit de
armado, sin tener la cualidad de accesorio, ya
que es un elemento fijo, perteneciente a la
configuración del avión.
Generalmente se utilizan materiales tales como
fibra de vidrio, en el borde de ataque del avión; y
telas tensadas en las zonas laterales, como
también en la zona trasera del avión. Esto para
otorgar mayor liviandad al peso total del avión.
Antecedentes
13
Intervenciones de otras marcas
En general, la tendencia al momento de proyectar una protección para
ultralivianos es generar una cabina cerrada, intentando cambiar la
esencia del ultraliviano, manteniendo al piloto dentro de una cápsula,
asilándolo completamente del entorno y perdiendo así el contacto con el
medio.
Esta solución le da poca versatilidad a la aeronave, ya que no se puede
sacar ni modificar, teniendo así la identidad de la empresa fabricante, y
no el toque personal que pueda generar cada usuario.
Antecedentes
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STRAT
CHINOOK
CHALLENGER
AVENTURA
RAN
FLIGHSTAR
Diseños tradicionales
Antecedentes
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Diseños contemporáneos
FOX STERN
TUCANO FERRARI
SIROCCO
Antecedentes
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La compañía Airbone ha invertido en la
generación de aviones con mayor
desarrollo de diseño, promoviendo la
proyección de aeronaves que cumplen con
los factores aerodinámicos. Esta
Compañía aporta con un plus de diseño
contemporáneo en el desarrollo
proyectual, rescatando la esencia
deportiva de esta disciplina en la estética
aplicada.
Génesis Formal
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Desarrollo Conceptual
A través de los requerimientos propios del
proyecto se generaron cualidades para el
desarrollo del diseño .
Primero se planteó la necesidad de protección
para el piloto, debido a las condiciones adversas
que debe soportar en el ámbito de vuelo. El piloto
se prepara con protecciones que se componen de
vestimentas adecuadas para volar, pero no existe
algo semejante para la aeronave; por esto, se
planteó la posibilidad de “vestir al avión” con una
protección para el piloto. Esto se traduce en un
accesorio de vestimenta para el avión, que
permite sacar y poner cuando se quiera.
3
Capítulo
Génesis Formal
18
Para lograr esto, se desarrolló un sistema de mecanismos
que facilitan el gesto de vestir. Se necesitó de movilidad y
sujeción. Fue entonces donde se rescató el principio
dinámico de los bivalvos[3], que a través de un pivote
generan el movimiento de abertura y cierre de sus
valvas[4].
La vestimenta se compone de dos piezas principales. Una
superior que propicia el contacto con el entorno, gracias a
su materialidad transparente y que rescata “ lo aéreo”.
La segunda pieza inferior es sólida, y propicia la
percepción de seguridad del usuario, ya que es una
condición terrestre llevada al contexto aéreo, que rescata
“lo terrenal”.
[3] Moluscos de dos Valvas[4] Conchas
Génesis Formal
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Requerimientos
Dentro del desarrollo formal del proyecto se tomaron en
cuenta los principales requerimientos establecidos por las
necesidades de vuelo. Estos tienen directa relación con el
desempeño del piloto en el contexto aéreo.
1 Desarrollar un accesorio móvil que proteja al piloto del
viento y que se componga de dos piezas pivotantes; una
superior transparente y otra inferior sólida, siendo ambas
apreciadas y utilizadas como un solo objeto.
2 Que el sistema de pivote permita abrir el accesorio
cuando está en uso y cerrarlo para su guardado.
3 Desarrollar un sistema de sujeción que permita poner y
sacar el accesorio dependiendo de los requerimientos del
piloto de manera fácil y rápida, favoreciendo a la
mantención del avión.
Desarrollo Formal
20
El desarrollo formal comenzó con la invención
de una lámina envolvente, proyectada en
policarbonato, que no interrumpiera con la
apreciación del entorno y que propiciara la
protección del piloto.
Esta fue modificada, tomando en cuenta los
requerimientos que fue arrojando la
investigación.
Desarrollo Formal
21
Se generó la necesidad de componer la
intervención de dos piezas, una superior y otra
inferior, articuladas mediante un pivote. Esto por
la necesidad de utilizar dos materiales distintos
que cumplen con requerimientos de protección y
seguridad; Uno compromete lo aéreo y el otro lo
terrenal.
Desarrollo Formal
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Para potenciar la cualidad de accesorio
del proyecto, se propuso la generación
de puntos de sujeción que propiciaran el
poner y sacar rápido y fácil. Se
determinó que para esto, se debía
cumplir con una razón de triangulación
de los mecanismos para que se
distribuyeran correctamente las cargas
de esfuerzos realizados por el objeto.
Esto llevó a que las piezas principales
fuesen los pivotes de movimiento, dos
piezas de sujeción inferior y dos de
sujeción superior.
La idea es que estos puntos fuesen
destacados con otra materialidad y/o
color, apuntando a ser identificados por
el usuario como los puntos importantes
de funcionamiento del objeto.
4Propuesta Formal
Capítulo
23
24
El accesorio se compone de dos
piezas principales (Canopi y Carenado)
y 6 mecanismos de funcionamiento.
Los óvalos rojos destacan los
mecanismos de funcionamiento
Propuesta Formal
Propuesta Formal
25
La sujeción está compuesta por piezas de agarre rápido, que
no requieren de herramientas anexas para su
posicionamiento.
Estas son destacadas por otra materialidad y color para
indicar al usuario que estos puntos son los que permiten el
funcionamiento del accesorio y deben ser manipulados para
su posicionamiento en la nave.
Para lograr coherencia formal entre las piezas, se eligió un
óvalo como forma repetitiva.
La pieza 1 de sujeción inferior, se instala en un travesaño
horizontal del avión.
Propuesta Formal
26
La movilidad fue entregada por un mecanismo
de pivote entre la pieza superior y la inferior,
para que éste fuese manipulado por una sola
persona de manera fácil y rápida.
El pivote permite que el canopi se cierre para
cuando el accesorio no está en uso y se abra
para su instalación.
Propuesta Formal
27
La pieza 3 corresponde a la sujeción superior. Va fijada al
canopi a través de remaches y se instala apoyando el canopi
en los tubos estructurales del avión. Se introduce el tubo y se
cierra el mecanismo de seguridad para que, al estar en vuelo,
el canopi no se mueva de esta posición.
Propuesta Formal
28
La distribución de los puntos de
sujeción está dada por un
estudio estructural geométrico
de distribución de esfuerzos .
Triangulación de puntos de
sujeción fijación 1, fijación 2 y
fijación 3.
fijación 2 y ambas fijaciones 3. fijación 2 y ambas fijaciones 1.
Uso
29
Para instalar el accesorio, sólo es necesario
una persona .
Paso 1- desde la posición de guardado, se
sitúa el accesorio frente a la nave.
Paso 2- Se abre el accesorio y se desliza
hasta quedar bajo el avión.
Uso
30
Paso 3- El ultraliviano es rotado hasta tocar el
piso, pasando el tren delantero a través del
espacio condicionado para su posicionamiento.
Uso
31
Paso 4- Se levanta un lado de la parte posterior del
accesorio y se introduce la pieza 1 de sujeción en el
travesaño inferior del avión.
Paso 5- Se repite lo mismo al otro costado del avión.
Uso
32
Paso 6- Se levanta desde la nariz hasta tocar con la estructura de la nave y se
instala el seguro delantero (fijación 2).
Paso 7- Se toma el canopi por uno de los costados del avión y se instala la pieza
3 de sujeción superior, asegurándose de que quede bien puesto sobre el pilar 1.
Paso 8- Se repite lo mismo por el otro costado.
Anexos
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Descripción Unidades Precio Unitario
Valor Total
Resina Epóxica 3 Kg $10.000 $30.000
Tela Fibra Vidrio 320 gr.
4 Kg $12.000 $48.000
Gelcoat 2 Kg $15.000 $30.000
Policarbonato 1 Plancha $50.000 $50.000
Tubos aluminio 6 Unid. $5.000 $30.000
Kit Pintura 1 Unid. $50.000 $50.000
Total $238.000
Presupuesto Materiales
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Ficha técnica
QUICKSILVER MFG.
www.quicksilveraircraft.com
(909) 506 0061
Empresa que comenzó fabricando Alas
Delta en 1971 en California, USA. Este
modelo es, sin duda, el “verdadero”
concepto de Avión Ultraliviano, por su
cabina abierta y facilidad de vuelo.
Son miles los kits entregados en todo el
mundo. Incluso uno de sus siete modelos,
el GT500, está certificado por la Federal
Administration Aviation , en USA.
Marca Quick Silver
Modelo MXL II Sport
Velocidad Crucero 87 k/h
Velocidad Stall 52 k/h
Razón de descenso 181 mts/min
Carrera de despegue 47 mts
Razón de planeo 5:1
Superficie Alar 16,7 mts2
Motor recomendado ROTAX 503
Potencia 52 HP
Combustible Bencina auto + aceite
Precio referencial Kit US$23.620
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Preguntas sobre Ultralivianos
¿Qué son los aviones Ultralivianos
Motorizados (ULM)?
• Son aviones que vuelan de la misma manera
que un avión convencional y que no deben
pesar más de 160 kg. (peso vacío).
¿Qué tipos de aviones ULM existen?
• Existen muchos tipos de ULM; con ala baja o
alta; con motor adelante o atrás; con rueda
delantera o trasera; monoplaza (un asiento) o
biplaza (dos asientos); terrestres, anfibios, con
esquíes para la nieve, etc.
¿En qué se diferencian de las avionetas?
• En su peso máximo (160 kg. peso vacío), en
la seguridad que presentan debido a su baja
masa, en su lento desplazamiento y en la
reducida distancia de aterrizaje que requieren.
¿Qué personas hacen los cursos de vuelo
en aviones ULM?
• Cualquier tipo de persona, hombre o mujer,
con una salud adecuada para efectuar
deportes al aire libre. Sus edades van desde
los 17 hasta los 75 años. En general, son
personas sin conocimientos previos de aviación
y de diferentes profesiones (médicos,
empresarios, agricultores, profesores,
ingenieros, etc.).
¿Dónde se fabrican los aviones ULM?
• Principalmente en EEUU. Desde allí se
importan los kits (aviones desarmados) y se
arman en Chile.
¿Cuáles son las marcas de aviones ULM
más conocidas?
• Flightstar, Challenger, Rans y Quicksilver. De
estos cuatro fabricantes son más del 80% de
los ULM de instrucción que se usan en EEUU.
¿Cuántos aviones ULM hay en Chile
actualmente?
• Más de 170 aviones están registrados por la
Dirección General de Aeronáutica Civil
(DGAC). Información actualizada hasta octubre
de 2007.
¿Qué tan seguros son los aviones ULM?
• Muy seguros. Detrás de cada modelo hay
muchas pruebas de vuelo y de resistencia
estructural. Además, debido a su baja masa
(peso) y lenta velocidad pueden aterrizar en
muy poco espacio en caso de algún problema
(menos de 100 metros).
36
Preguntas sobre Ultralivianos
¿Qué motores tienen los aviones ULM?
• Motores de 2 y 4 tiempos con un rango de
potencia entre 40 y 80 Hp.
¿Qué pasa si se para el motor?
• El avión planea y se aterriza en el terreno
apropiado más cercano. Durante el curso de
vuelo esto se practica en reiteradas ocasiones.
¿Qué tipo de gasolina usan los aviones
ULM?
• Gasolina de automóvil de 95 octanos
mezclada con aceite, en una proporción de
50:1 los que tienen motores de 2 tiempos , y
sólo gasolina los de 4 tiempos.
¿Cuál es el consumo en gasolina por hora
de vuelo?
• Dependiendo del motor, modelo de avión y
potencia usada, entre 8 y 15 litros por hora.
¿Cuál es la velocidad de vuelo de los
aviones ULM?
• Dependiendo del modelo, entre 50 km/h y 150
km/h.
¿Cuál es la autonomía de vuelo de un avión
ULM?
• Dependiendo del modelo y motor, entre 1 y 5
horas.
¿En qué aeródromos despegan y aterrizan
los aviones ULM?
• En cualquier aeródromo de uso público o
privado. En estos últimos, previa coordinación
con el propietario.
¿Qué tamaño de pista necesitan para
despegar y aterrizar?
• Una longitud adecuada es de 150 mts, sin
embargo, con solo 50 mts ya están en el aire.
¿Los aviones ULM pueden despegar y
aterrizar en otros lugares?
• Pueden utilizar cualquier superficie que sea
considerada apta por el piloto.
¿Cuántos aeródromos de uso público y
privado existen en Chile?
• 117 públicos y 189 privados. Estos últimos se
pueden usar previa coordinación con el
propietario.
¿Hasta qué altitud, tomado como referencia
el nivel del mar, pueden volar los aviones
ULM?
• La mayoría de los modelos pueden subir
hasta más de 10.000 pies sin problemas
(aprox. 3.000 mts)
37
Preguntas sobre Ultralivianos
¿Debo rendir un examen teórico para
obtener una licencia de piloto ULM?
• Al final del curso práctico se debe rendir un
examen teórico ante la Dirección General de
Aeronáutica Civil (DGAC) en Santiago.
¿Cuál es la edad mínima para poder ser
piloto operador de un avión ULM?
• 17 años.
¿Qué condiciones y requisitos debo reunir
para ser alumno de un avión ULM?
• La edad mínima (16 años) y un examen
médico general.
¿Cuáles son las causas de los accidentes
en aviones ULM?
• Casi siempre la causa es una falla humana,
debido a falta de conocimientos sobre el vuelo,
imprudencia o descuido en el mantenimiento.
¿Son frecuentes los accidentes en aviones
ULM?
• No, y cuando ocurren, las consecuencias
personales o materiales son menores.
Fuente www.ultrasport.cl
¿Dónde se encuentran distribuidos los
aeródromos públicos en Chile?
• De Arica a la Antártica.
¿Puedo volar de noche en un avión ULM?
• No, la reglamentación vigente no lo permite.
Además, en general, estos aviones no cuentan
con los equipos necesarios para hacerlo.
¿Puedo volar durante todo el año un avión
ULM?
• Sí, dependiendo de las condiciones
meteorológicas es posible volar todo el año. En
verano hay buen tiempo, cielos despejados de
nubes y temperaturas gratas; en invierno no
hay viento, pero hay más probabilidad de
existencia de nubes o neblina.
¿Qué valor tienen los aviones ULM nuevos
y usados?
• El valor de un ULM usado empieza en
$3.000.000.- y uno nuevo desde $10.000.000.-
¿Cuál es la vida útil de un avión ULM?
• Todo depende del cuidado y mantenimiento
que se le efectúe. Actualmente se pueden
encontrar ULM con más de 20 años de uso y
en perfectas condiciones.
Bibliografía
38
Sitios Web
http://www.quicksilverultralight.com/index.htm
http://www.ultralights.com/
http://www.ultrasport.cl/
http://www.airborne.com.au/pages/home_n.cfm
http://www.ultraleggero.it/index.html
Agradecimientos
39
Agradezco enormemente a todos los que hicieron
posible este proyecto:
Álvaro Durán, por su paciencia y mucha ayuda.
Hugo Muñoz, por su ingeniería salvadora.
Enrique Muñoz, por su apoyo incondicional.
Tito Ríos, por su entusiasmo y generosidad.
Ricardo Alvial, por su buena onda y cariño.
Marcelo Quezada, por su claridad conceptual.
Osvaldo Muñoz, por su gran energía y apoyo.
Gonzalo Urra, por ser mi pilar en todo momento.
Y a mis Padres, por quererme tanto.