Aerodinámica

Investigación sobre el Desarrollo de la

Aviación

Luis Ramiro Calupiña Gálvez

2do “A” Motores

“La aviación, es lo más excelso de la especie humana, es el hombre en busca de la aventura, es el

ser que se desprende de la vulgaridad de la tierra, para comulgar con la pureza del cielo y luego

descender a purificar la tierra, después de haber recibido la comunión del infinito” José maría Velazco Ibarra

Desarrollo de la aviación

La aviación tienes sus inicios desde la antigüedad, el hombre quiso volar desde tiempos inmemorables. El hombre al ver que los pájaros pueden volar, trato de imitarlos, probablemente aun antes de Ícaro, quien, según la mitología griega, hizo unas alas de plumas unidas con cera, para escapar del laberinto de Creta, pero voló tan cerca del Sol, que la cera se fundió, e Ícaro cayó al mar. Sin embargo, los primeros vuelos con éxito que recuerda la historia fueron realizados en globos, que no vuelan por el aire como los pájaros, sino que flotan en él, como un barco lo hace en el agua. 

Uno de los primeros globos fue el construido por los hermanos Montgolfier, lleno de aire caliente, recorrió, en 1783, unos nueve kilómetros desde París. Se pensó entonces que el hidrógeno sería más útil que el aire caliente para llenar los globos, y, en el mismo año, el mayor de los hermanos Montgolfier, juntamente con un profesor francés, hizo un vuelo de unos cuarenta y tres kilómetros, en un globo que contenía hidrógeno. 

Leonardo de Vinci, fue otro de los promotores para la aviación,   había realizado ya varios proyectos de máquinas voladoras más pesadas que el aire, a fines del siglo XV. Éstas, como los globos, carecían de fuerza motriz que las impulsara por el aire. Los globos avanzaban, únicamente, gracias al viento.El proyecto de Vinci requería una fuerza motriz para que la máquina lograse mantenerse en el aire. Las máquinas de vapor, tan populares para usos terrestres durante el siglo XVIII, eran demasiado pesadas para aplicarlas en aviación. Aunque estas máquinas se hubiesen podido construir lo suficientemente livianas, el agua

necesaria para que funcionasen durante algún tiempo ya seria de por sí bastante pesada. Sin embargo, un globo equipado con una máquina de vapor, construido en 1852, consiguió volar a unos 8 km./h.

El primero que explicó los principios del vuelo de cuerpos más pesados que el aire en términos matemáticos fue el inglés sir George Cayley.  En 1853 hizo montar a su cochero en un planeador y lo lanzó por una ladera.  Pero entre el vuelo sin motor y el vuelo con motor mediaba un gran abismo, y pasaron muchos años hasta que se construyó un aparato adecuado.

En 1874, en Brest, Francia, la aeronave de Félix du Temple de la Croix dio un breve salto por una rampa para coger velocidad, pero el motor de vapor no dio suficiente potencia para sostener el vuelo.  Lo mismo le ocurrió unos años más tarde al diseñador Alexander FedorovichMozhaiski en Rusia, aunque su aparato estaba impulsado por dos motores de vapor que generaban 30 caballos de potencia.  También estaba impulsado a vapor el aeroplano Eole del francés ClémentAder, que en 1890 consiguió recorrer una distancia de 50 metros a una altura de unos 20 centímetros.  Pero como casi todas las otras acronaves de aquella época, no se la podía dirigir.

Un nuevo personaje apareció en 1891.  Otto Lilienthal construyó lo que hoy en día llamaríamos un planeador de suspensión, controlado mediante desplazamientos del peso del cuerpo. Lilienthal hizo construir una empinada colina cónica cerca de Berlín, desde cuya cima se lanzaba contra el viento predominante.  Lilienthal realizó unos 2.500 vuelos en un periodo de cinco años, Y obtuvo una gran cantidad de datos antes de sufrir un fatal accidente. 

Los pioneros estadounidenses Wilbur y Orville Wright fueron los primeros en realizar un vuelo sostenido, con un avión mecánico más pesado que el aire, dirigible y que transportaba hombres. El 17 de diciembre de 1903, Orville realizó el primer vuelo histórico en su avión, el Flyer, aunque el vuelo sólo duró 12 segundos y cubrió apenas 36 metros. Aquel mismo día se realizaron otros dos vuelos, el más largo de los dos duró 59 segundos y cubrió 260 metros.

A partir de 1906 aproximadamente, los hermanos Wright dejaron de ser los únicos aviadores pioneros. Por la misma época, en Europa se realizaron también pruebas exitosas y el 25 de julio de 1909, el francés Louis Blériot se convirtió en el primer hombre que volaba en un avión por encima del canal dela Mancha. En el mismo año los hermanos Short, ingleses, pusieron en marcha la primera línea de producción deaviones, construyendo seis Modelos A de los hermanos Eright antes de seguir adelante con sus propiosdiseños

HenryFarman, en un biplano, hizo el primer vuelo, cubriendo una distancia que excedía los 150 km. La guerra de 1914 dio un tremendo impulso a la aviación.

Durante los primeros años, los aviones se usaron, fundamentalmente, para observar las posiciones del enemigo; pero pronto se construyeron tipos provistos de ametralladoras especiales, para usarlas desde el aire contra los aparatos enemigos, y, a veces, también contra las fuerzas terrestres; así aparecieron los bombarderos, como el Handlep Page c/400, de 1917. Éste podía transportar una tonelada de bombas a 160 km/h. También se construyeron los famosos cazas, del tipo del Sop-withCamet y el SESA, así como el Spad francés y el triplano Fokker. Casi todos los aeroplanos de aquella época tenían dos o, a veces, mas pares de alas, unas encima de las otras. Los biplanos, como se los llamaba, parecían ser más seguros que los monoplanos, que sólo tenían un par de ellas. Después de la guerra, los aviones habían adquirido ya la suficiente seguridad y confianza como

para que empezara a desarrollarse la utilización de la aviación en usos civiles. Comenzaron los primeros vuelos comerciales, y los aparatos de bombardeo fueron modificados con facilidad, habilitándoselos para el transporte de pasajeros.Los aviones de línea Handley Page, desarrollados a partir de los bombarderos militares, se usaron para transportar pasajeros desde Londres a Bruselas, y los de Havilland inauguraron la línea Londres-París.

Charles Lindbergh, el primer hombre que cruzó el Atlántico en vuelo en solitario y sin parar, al lado del Spirit of St Louis. Su histórico vuelo duró 33 horas y 39 minutos desde el despegue el día 20 de mayo de 1927

En 1931, el récord de velocidad mundial alcanzado superaba los 650 km/h. y fue conseguido por un Supermarine S6B, con un motor RollsRoyceespecialmente preparado.

Como los mejores aviones volaban a tan altas velocidades, había que construirlos dándoles suaves formas aerodinámicas. Para proporcionárselas se utilizaron fuselajes de una construcción resistente, muy sólida. Normalmente, consistían en un bastidor liviano que se recubría de una delgada chapa de un metal ligero, remachada firmemente en aquél, lo que daba a la estructura fortaleza, rigidez y poco peso, con una forma exterior aerodinámica que reducía la resistencia del viento.Por esta razón, también se consideró conveniente que el tren de aterrizaje se retráctil, y que la cabina del piloto estuviese completamente cerrada. En 1936, empezó a volar uno de los aviones comerciales que más éxito tuvieron: el Douglas DC3 o “Dakota". Capaz de transportar 21 pasajeros a más de 320 km./h., fue usado para cubrir líneas a lo largo de todo el mundo, durante muchos años. En total, se construyeron casi 11.000 DC3, algunos de los cuales siguen volando aún.

En la  segunda guerra mundial   la aviación desempeñó un importante papel. Como bombarderos llevó la guerra hasta el corazón de las naciones enemigas. Como transportes, pudo abastecer zonas e islas que, de otro modo, habrían capitulado por carecer de alimentos y municiones. Estimulados por la necesidad, los diseños de aparatos y motores se desarrollaron muy velozmente. El radar y la radio ayudaron a los aviones a navegar y a establecer comunicación mientras cubrían tremendas distancias durante el día o la noche, y con toda clase de condiciones atmosféricas.

Se fabricaron en serie muchos aviones de pronto apareció el

inglés GlosterWhittle E 28.39, a partir del cual se desarrolló elGlosterMeteor, un birreactor que fue el único reactor de los aliados que entró en servicio activo durante la guerra. Después de ésta, la aviación civil experimentó un importante crecimiento.Uno de los nuevos prototipos, el Boeing Stratocruiser, contaba con cuatro motores Pratt and Whitney, de 2.800 HP, con dos “pisos” con cabinas de pasajeros; hubo, incluso, algunos que estaban dotados de camas para los largos vuelos transatlánticos.

La aplicación de los motores de reacción de los turborreactores, durante el año 1950 a los aviones de línea, ha transformado la aviación comercial. Los motores de turborreacción que impulsaron el aparato fueron usados para cubrir líneas de gran distancia volando a una velocidad superior a los 800 km/h.

Los motores de turbohélice —básicamente iguales a los motores de chorro, salvo una turbina que se añade para aprovechar la potencia del chorro de gases y comunicar a una hélice, lo que aumenta el rendimiento a bajas alturas y pequeñas velocidades—, han sido usados preferentemente para aviones de tamaño medio y pequeño, como el VickersViscount. Se han fabricado gigantes aviones de línea, con velocidades de 960 km/h, como el Boeing 707, luego sucedido por elVicker VC10.

Poco a poco se ha desarrollado la

aviación, lamayoría de avances se ha dado a nivel de estructuras, motores, no en si a la geometría del avión, por tal motivo es complicado mencionar el desarrollo logrado esta última década, para comprender el desarrollo se citara los aviones con mayor progreso:

A finales de 2009el Airbus A400M, hizo su primer vuelo (después de dos años de retraso y 7 mil millones de dólares en costos adicionales), se construyó para la flexibilidad aérea: Puede transportar dos helicópteros de combate o hasta 116 soldados, sin dejar de ser lo suficientemente maniobrable como para entrar y salir de las líneas del frente de combate rápidamente. La nave es impulsada por turbohélices, las alas son relativamente livianas compuestas de carbón, amortiguadores reforzados, y neumáticos resistentes como hasta el momento no habían sido creados.

El 787 Dreamliner realizó su primer vuelo en diciembre de 2009. Tiene una capacidad de 210 a 290 pasajeros dependiendo de su configuración. Además de aportar la autonomía de vuelo de los aviones de gran tamaño a los reactores de tamaño medio, el 787 proporcionará a las líneas aéreas una eficiencia sin precedentes en cuanto a consumo de combustible, con los consiguientes beneficios para el medio ambiente. El avión utilizará un 20% menos de combustible que cualquier otro avión de su tamaño en misiones similares. El nuevo avión viajará a una velocidad parecida a la de los actuales aviones de fuselaje ancho más rápidos, es decir Mach 0,85 (912 Km. /h). La clave de este rendimiento excepcional es una serie de nuevas tecnologías que están siendo desarrolladas por Boeing y por su equipo internacional de desarrollo tecnológico.Boeing ha anunciado que hasta un 50% de la estructura principal del 787, incluyendo fuselaje y alas, estará hecha de materiales compuestos.Los sistemas del 787 estarán basados en una arquitectura abierta. Serán más sencillos que los de los aviones actuales pero proporcionarán mayor funcionalidad. Por ejemplo, el equipo de trabajo está planteándose incorporar sistemas específicos de seguimiento que permitan al avión en vuelo requerir las necesidades de mantenimiento a los sistemas informáticos en tierra.Boeing ha seleccionado a General Electric y Rolls-Royce para desarrollar los motores para el nuevo avión. Se espera que los avances en tecnología de motores contribuyan hasta en un 8% al incremento de la eficiencia del nuevo avión, lo que significa un salto de cerca de dos generaciones para el mercado de aviones de tamaño medio.La forma de diseñar y construir el avión también aportará mejoras en la eficiencia. Nuevas tecnologías y procesos que se encuentran en fase de desarrollo ayudarán a Boeing y a sus proveedores a alcanzar niveles de rendimiento sin precedentes en cada fase del programa. Por ejemplo, se han eliminado 1.500 planchas de aluminio y entre 40.000 y 50.000 abrazaderas como resultado de fabricar la sección del fuselaje como una sola pieza.

La aviación seguirá en una evolución constante, a lo largo del tiempo, porque el hombre quiere llegar a lugares más lejanos en menos tiempo.