manual phak piloto faa

7/24/2019 Manual PHAK Piloto FAA

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22000088

U.S. Department of TransportationFEDERAL AVIATION ADMINISTRATION

Flight Standards Service


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El Manual del Piloto de Conocimientos Aeronuticos ofrece conocimiento bsico que es esencial para los pilotos. Estemanual introduce a los pilotos en el amplio espectro de conocimientos que sern necesarios a medida que avanzan en suentrenamiento como pilotos. Excepto por las Regulaciones pertinentes a la aviacin civil, se presentan la mayora de lasreas de conocimiento aplicables a la certificacin de piloto. Este manual es til para pilotos principiantes, as como lospilotos que buscan certificaciones ms avanzadas.

En ocasiones, la palabra "debe" o un lenguaje similar se utiliza cuando la accin deseada se considera crtica. El uso detal lenguaje no intenta ampliar, interpretar, o aliviar una obligacin impuesta por las Regulaciones.

Es fundamental que las personas que utilicen este manual conozcan y apliquen las partes pertinentes de las

Regulaciones y el Manual de Informacin Aeronutica (AIM). El AIM se encuentra disponible en www.faa.gov.Este manual sustituye al FAA-H-8083-25, Manual del Piloto de Conocimiento Aeronutico, con fecha de 2003.

Este manual se puede descargar, en formato PDF, en www.faa.gov.

Este manual ha sido publicado por el Departamento de Transporte de los Estados Unidos, Federal AviationAdministration, Airman Testing Standards Branch, AFS-630, PO Box 25082, Oklahoma City, OK 73125.

Versin libre traducida al espaol en Argentina por JR.


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Prologo

Tabla de contenidos

Captulo 2Estructura del avin................................................. 2-1Introduccin................................................................ 2-1Sustentacin y Aerodinmica Bsica.......................... 2-2

Componentes principales............................................ 2-3Fuselaje............................................................. 2-3Alas....................................................................... 2-4Empenaje.............................................................. 2-5Tren de aterrizaje.................................................. 2-6Grupo motopropulsor....2-6

Subcomponentes........................................................ 2-7Tipos de construccin de aviones.............................. 2-7

Estructura reticular............................................... 2-7Monocasco....2-8Semimonocasco.................................................... 2-8

Construccin en materiales compuestos............... 2-8Historia................................................................. 2-8Materiales Compuestos en aviones...................... 2-8Ventajas de los materiales compuestos................ 2-9Desventajas de los materiales compuestos........... 2-9Derrames de lquidos sobre composites............... 2-10Proteccin contra rayos huelga............................ 2-10El futuro de los materiales compuestos................ 2-11

Instrumentacin: avanzando al futuro...................... 2-11Instrumentos deperformance...2-12

Instrumentos de control........................................2-12Instrumentos de Navegacin................................ 2-12Sistema de navegacin satelital (GPS)...................... 2-12Resumen del captulo...2-13

Capitulo 3Principios del vuelo.............................................. 3-1Introduccin... 3-1Estructura de la Atmsfera.................................. 3-1

Presin atmosfrica............................................... .3-2Altitud de presin.................................................. 3-3

Altitud de densidad................................................ 3-3Efecto de la presin sobre la densidad................. 3-3Efecto de la temperatura sobre la densidad......... 3-4Efecto de la humedad en la densidad...... 3-4

Teoras en la produccin de Sustentacin............... 3-4Leyes del movimiento de Newton..... 3-4Efecto Magnus........................................... 3-5

Flujo de aire contra un cilindro esttico.......... 3-5Cilindro rotatorio en un fluido inmvil.............. 3-5Cilindro rotatorio en un fluido en movimiento.... 3-7

Principio de Bernoulli de presin diferencial......... 3-7Diseo de un perfil aerodinmico............................... 3-8

Baja presin superior............................................. 3-9Alta presin inferior............................................ 3-10Distribucin de la presin................................... 3-10Comportamiento de un perfil.............................. 3-11

Una tercera dimensin.............................................. 3-11Resumen del captulo........................................... 3-11

Captulo 4Aerodinmica del vuelo....................................... 4-1Fuerzas que actan sobre un avin............................ 4-1

Empuje.............................................................. 4-3Resistencia............................................................ 4-4

Resistencia parasita............................................ 4-4Resistencia inducida........................................... 4-5Relacin sustentacin/resistencia....................... 4-6

Peso....................................................................... 4-8Sustentacin.......................................................... 4-8

Vrtices de punta alar..................................................4-9Formacin de vrtices.......................................4-9Evitando la turbulencia de la estela..................... 4-10

Efecto suelo............................................................... 4-10Ejes de una aeronave................................................ 4-13Momento y brazo del momento............................... 4-14Caractersticas del diseo de aviones....................... 4-15

Estabilidad........................................................... 4-15Estabilidad esttica............................................ 4-15Estabilidad dinmica.........................................4-16


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Estabilidad longitudinal.................................... 4-16Estabilidad Lateral............................................ 4-19Estabilidad vertical........................................... 4-20

Oscilaciones direccionales libres.... 4-21Inestabilidad en espiral........................................ 4-22

Fuerzas aerodinmicas en maniobras de vuelo.4-22Fuerzas en virajes................................................ 4-22Fuerzas en ascensos.................................... 4-24Fuerzas en descensos.......................................... 4-25

Prdidas.................................................................... 4-26Principios bsicos de las hlice................................ 4-28

Par (torque) y Factor P..... 4-30Reaccin del torque............................................. 4-31Efecto tirabuzn....................................... 4-31Efecto giroscpico............................................... 4-32Carga asimtrica (Factor P)................................. 4-32

Factores de carga....................................................... 4-33

Factores de carga en el diseo de aeronaves....... 4-34Factores de carga en virajes escarpados............... 4-35Factores de carga y velocidades de prdida......... 4-35Factores de carga y maniobras de vuelo............... 4-37Diagrama Vg....................................................... 4-38Velocidad de giro......................................... 4-40Radio de giro....................................................... 4-41

Peso y Balance.......................................................... 4-42Efecto del peso en el rendimiento de vuelo........ 4-44Efecto del peso sobre la estructura de aeronaves. 4-44Efecto del peso sobre la estabilidad y lacontrolabilidad.... 4-45Efecto de la distribucin de carga................... 4-45

Vuelo a alta velocidad............................................... 4-47Flujo subsnico versus supersnico.................... 4-47Rangos de velocidad........................................... 4-47Nmero de Mach versus velocidad.................... 4-48Capa lmite....................................................... 4-49

Capa lmite de flujo laminar............................. 4-49Capa lmite de flujo turbulento.......................... 4-49Separacin de la capa lmite............................. 4-50

Ondas de choque............................................. 4-50Flecha.................................................................. 4-51Lmites de bataneo de Mach................................ 4-53Controles de vuelo de alta velocidad.................. 4-54

Resumen del captulo....................................... 4-56

Captulo 5Controles de vuelo.................................................... 5-1Introduccin................................................................ 5-1Sistemas de control de vuelo...................................... 5-2

Controles de vuelo................................................ 5-2

Controles de vuelo primarios................................ 5-2Alerones..... 5-3Timn de profundidad o elevador...................... 5-5Cola en T............................................................ 5-6Stabilator............................................................. 5-7Canard............................................................. 5-7Timn de direccin............................................. 5-8Cola en V............................................................ 5-8

Controles de vuelo secundarios............................ 5-9Flaps........................................................... 5-9Dispositivos de borde de ataque................... 5-10Spoilers............................................................. 5-10Aletas (tabs) de compensacin......................... 5-11Tabs de balance................................................ 5-11Tabs Antiservo................................................. 5-12Tabs ajustables en tierra................................... 5-12Estabilizador ajustable...................................... 5-12

Piloto automtico..................................................... 5-12Resumen del captulo............................................... 5-13

Captulo 6Sistemas de aeronaves.............................................. 6-1Introduccin........................................................ 6-1Grupo motopropulsor................................................. 6-1

Motores alternativos.............................................. 6-2Hlice..................................................................... 6-5

Hlice de paso fijo............................................... 6-5Hlice de paso ajustable..................................... 6-6

Sistemas de induccin (admisin)........................ 6-8Sistemas de carburador......................................... 6-8

Control de la mezcla........................................... 6-9Engelamiento del carburador............................ 6-10Calefaccin del carburador............................... 6-11Medidor de temp. del aire del carburador........ 6-12

Medidor de temperatura del aire exterior........... 6-12Sistemas de inyeccin de combustible............... 6-12

Sobrealimentadores y Turboalimentadores............. 6-13Sobrealimentadores............................................ 6-14Turboalimentadores.............................................6-15

Funcionamiento del sistema............................. 6-16Rendimiento a grandes altitudes...................... 6-17

Sistema de encendido............................................... 6-17Sistemas de aceite.................................................... 6-19Sistemas de refrigeracin del motor........................ 6-19Sistemas de escape............................................... 6-21Sistema de arranque................................................. 6-21Combustin.............................................................. 6-22Control digital del motor de mando total..... 6-23Motores de turbina............................................... 6-23


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Tipos de motores de turbina................................. 6-23Turborreactor.................................................... 6-24Turbohlice....................................................... 6-24Turbofan............................................................ 6-24Turboeje............................................................ 6-24

Instrumentos de motores de turbina..................... 6-26Relacin de presin del motor (EPR)................ 6-26Temperatura de los gases de escape (EGT)....... 6-26Torqumetro...................................................... 6-26Indicador N1...................................................... 6-26Indicador N2...................................................... 6-26

Consideraciones operativas en motores deturbina.... 6-26

Limitaciones Temperatura del motor............... 6-27Variaciones de empuje..................................... 6-27Daos por objetos extraos (FOD).................. 6-27Arranque del motor de turbina en

caliente/colgado... 6-27Prdida de compresor........................................6-27Extincin de llama o Flameout........................ 6-28

Comparacin de rendimiento............................. 6-28Sistemas en el fuselaje............................................. 6-29Sistema de combustible........................................... 6-29

Sistema de alimentacin por gravedad............... 6-29Sistema de bombeo de combustible..................... 6-29Primer (cebado).................................................. 6-29Tanque de combustible....................................... 6-30Indicadores de combustible............................ 6-30Selectores de combustible.................................. 6-30Filtros de combustible, sumideros y drenajes.... 6-31Tipos de combustible......................................... 6-31Contaminacin del combustible......................... 6-32

Procedimientos de reabastecimiento decombustible.............................................................. 6-32Sistema elctrico...................................................... 6-33Sistemas Hidrulicos....................................... 6-36

Tren de aterrizaje............................................ 6-36Aviones con tren de aterrizaje triciclo............. 6-37

Aviones con rueda de cola............................... 6-37Tren de aterrizaje fijo y retrctil...................... 6-37

Frenos................................................................. 6-38Aeronave presurizada.............................................. 6-38Sistemas de oxgeno........................................ 6-41

Mscaras de oxgeno.................................. 6-42Cnula................................................................. 6-42Sistemas de oxgeno de demanda por presin.... 6-42Sistema de oxgeno de flujo continuo................ 6-43Sistema de Oxgeno de demanda por

pulsos elctricos..... 6-43Oxmetro por pulso............................................. 6-43Mantenimiento de Sistemas de oxgeno............. 6-44

Sistemas de deshielo y anti-hielo.............................. 6-44Anti-hielo y deshielo de perfiles alares.............. 6-44Anti-hielo de parabrisas...................................... 6-45Anti-hielo de hlice............................................. 6-46Otros sistemas anti-hielo y descongelamiento..... 6-46

Resumen del captulo............................................... 6-46

Captulo 7Instrumentos de Vuelo.................................... 7-1Introduccin............................................................... 7-1Instrumentos de Vuelo Pitot- Esttica....................... 7-1

Cmara de presin de impacto y lneas................ 7-2Cmara de presin esttica y lneas.................. 7-2Altmetro............................................................... 7-3

Principio de operacin........................................ 7-3

Efecto de la presin y temperatura no estndar.. 7-4Ajuste del Altmetro........................................... 7-5Operacin del altmetro...................................... 7-6Tipos de Altitud.................................................. 7-6Inspeccin del instrumento................................. 7-7

Indicador de velocidad vertical (VSI)................... 7-7Principio de operacin........................ 7-7Inspeccin del instrumento................................. 7-8

Velocmetro o Indicador de velocidad (ASI)....... 7-8Marcas del velocmetro.................................. 7-9

Otras limitaciones de velocidad aerodinmica.. 7-10Inspeccin del instrumento............................... 7-10

Bloqueo del sistema pitot-esttica.............. 7-10Sistema Pitot bloqueado................................... 7-10Sistema esttico bloqueado.............................. 7-12

Pantalla de vuelo electrnica (EFD).................... 7-12Barra de velocidad.............................................. 7-12Indicador de actitud............................................ 7-13Altmetro............................................................. 7-13Indicador de velocidad vertical (VSI).................. 7-13Indicador de rumbo.............................................. 7-13

Indicador de giros............................................... 7-13Tacmetro........................................................... 7-14Indicador deslizamiento/derrape........................ 7-14Indicador de rgimen de giro o virajes............... 7-14Computadora de datos del aire (ADC)............... 7-14Vectores de tendencia..........................................7-15

Instrumentos de vuelo giroscpicos.......... 7-15Principios giroscpicos....................................... 7-15

Rigidez en el espacio........................................ 7-16Precesin........................................................... 7-16


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Fuentes de energa............................................... 7-17Indicadores de giro............................................... 7-18

Indicador de giros y virajes.............................. 7-18Coordinador de giros........................................ 7-18

Inclinmetro........................................................ 7-18Hilo de guiada................................................. 7-19Inspeccin del instrumento............................... 7-19

Indicador de actitud u Horizonte artificial.......... 7-19Indicador de rumbo............................................. 7-21Sistema de referencia de rumbo y actitud(AHRS)..7-21Sistema de comps de vlvula de flujo............... 7-21Comps indicador remoto................................... 7-22

Inspeccin del instrumento............................... 7-23Sistemas de comps.................................................. 7-23

Brjula magntica............................................... 7-24Errores inducidos del comps magntico.......... 7-24

Brjula magntica de carta vertical.................... 7-27Retrasos o adelantos......................................... 7-27Amortiguacin por corrientes de Foucault........ 7-27

Indicador temperatura del aire exterior.................... 7-28Resumen del captulo........................................... 7-28

Captulo 9Peso y Balance.......................................................... 9-1Introduccin............................................................... 9-1Control del peso......................................................... 9-1

Efectos del peso.................................................... 9-2

Cambios en el peso............................................... 9-2Balance, Estabilidad y Centro de gravedad............... 9-2

Efectos del desbalance.......................................... 9-3Estabilidad.......................................................... 9-3Control................................................................ 9-3

Gestin del Peso y Balance.............. 9-4Trminos y Definiciones.......................................9-4Principios de clculos de peso y balance.......... 9-6Restricciones de Peso y Balance........................... 9-7

Determinacin del peso cargado y CG.............. 9-7Mtodo de Clculo................................................. 9-7

Mtodo Grfico..................................................... 9-7Mtodo por Tabla.................................................. 9-9Clculo con un brazo negativo............................ 9-10Clculos con el peso sin combustible.................. 9-11Desplazamiento, adicin y eliminacin de peso.. 9-11

Desplazamiento de peso.................................... 9-11Adicin o eliminacin de peso......................... 9-12

Resumen del captulo....................................... 9-12

Captulo 10Performance de las aeronaves............................... 10-1Introduccin.............................................................. 10-1Importancia de los datos deperformance.......... 10-1Estructura de la Atmsfera............................ 10-2Presin atmosfrica................................... 10-2Altitud de presin.............................................. 10-3Altitud de densidad................................................... 10-3

Efectos de la presin sobre la densidad............... 10-4Efectos de la temperatura sobre la densidad........ 10-4Efectos de la humedad sobre la densidad............ 10-5

Performance.............................................................. 10-5Vuelo Recto y Nivelado...................................... 10-6Performance de ascenso...................................... 10-6Performance de alcance....................................... 10-8Regin de comando invertido............................ 10-11

Performance de Despegue y Aterrizaje............... 10-12

Superficie y pendiente de la pista...................... 10-12Agua en la pista e hidroplaneo dinmico..10-14Performance de despegue.................................. 10-14Performance de aterrizaje.................................. 10-16

Velocidades de performance.................................. 10-18Grficos de performance......................................... 10-19

Interpolacin...................................................... 10-20Grficos de altitud de densidad.......................... 10-21Grficos de despegue......................................... 10-21Grficos de ascenso y crucero........................... 10-23Grfico de componentes de viento cruzado yviento de frente...... 10-26Grficos de aterrizaje......................................... 10-26Grficos de rendimiento de velocidad deprdida.. 10-27

Performance de aeronaves en Categora deTransporte.. 10-28

Principales diferencias en los requisitos derendimiento entre categora de transporte contra lacategora que no son de transporte. 10-28Requerimientos de performance........................ 10-29

Despegue............................................. 10-29Aterrizaje......................................................... 10-29Planificacin del despegue.............................. 10-29

Requerimientos de pista..................................... 10-29Longitud de pista compensada........................ 10-30

Requerimientos de ascenso..................................... 10-32Primer segmento................................................ 10-32Segundo segmento............................................. 10-33Tercer segmento o Aceleracin......................... 10-33Cuarto segmento o segmento final.................... 10-33


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Limitaciones del segundo segmento de ascenso 10-33Requisitos de franqueamiento de obstculos deltransporte areo.............. 10-33Resumen de los requerimientos de despegue......... 10-34

Performance de aterrizaje.................................. 10-34Planificacin del aterrizaje.............................. 10-34Requisitos para aterrizaje............................ 10-34Requisitos de ascenso en aproximacin......... 10-34Pista de aterrizaje requerida............................ 10-35

Resumen de los requisitos de aterrizaje............. 10-35Resumen del captulo.................................. 10-36

Captulo 11Teora del clima.......................................................11-1Introduccin............................................................. 11-1Atmsfera................................................................. 11-2

Composicin de la Atmsfera.............................. 11-2Circulacin Atmosfrica...................................... 11-3

Presin atmosfrica............................................. 11-3Fuerza de Coriolis..................................................... 11-4Medicin de la presin atmosfrica.......................... 11-5Altitud y presin atmosfrica................................... 11-6Altitud y vuelo.......................................................... 11-6La altitud y el cuerpo humano..11-7Viento y corrientes................................................ 11-7

Patrones de viento................................................ 11-7Corrientes convectivas.............................11-8Efecto de los obstculos sobre el viento.............. 11-9

Cizalladura del viento a bajo nivel..................... 11-12Representacin del viento y presin en las cartasmeteorolgicas en superficie............................. 11-13

Estabilidad Atmosfrica.......................................... 11-14Inversin................................................ 11-14Humedad y temperatura.................................... 11-15Humedad relativa............................................... 11-15Relacin Temperatura/Punto de roco............... 11-16Mtodos por los cuales el aire alcanza el puntode saturacin...................................................... 11-16Roco y escarcha................................................ 11-16

Niebla.................................................... 11-16Nubes................................................................. 11-17Techo............................................................. 11-20Visibilidad......................................................... 11-20Precipitacin.......................................... 11-20

Masas de aire................................................... 11-21Frentes............................................................. 11-22

Frente clido...................................................... 11-22El vuelo hacia un frente clido........ 11-22

Frente fro.......................................................... 11-23

Frente fro rpido............................................ 11-24Vuelo hacia un frente fro....... 11-24

Comparacin de los frentes fros y clidos........ 11-25Cambios de viento............................................. 11-25Frente estacionario............................................. 11-25Frente ocluido.................................................... 11-25Tormentas.......................................................... 11-26

Peligros........................................................... 11-26Lnea de turbonada (Squall Line)................ 11-26Tornados......................................................... 11-27Turbulencia..................................................... 11-27Engelamiento.................................................. 11-28Granizo............................................................ 11-28Techo y visibilidad.......................................... 11-28Efecto sobre altmetros............................ 11-28Rayos............................................................... 11-28Ingestin de agua del motor............................ 11-28

Resumen del captulo...................................... 11-29Captulo 12Servicios Meteorolgicos de Aviacin................... 12-1Introduccin.............................................................. 12-1Observaciones........................................................... 12-2

Observaciones meteorolgicas de aviacinen superficie....12-2Observaciones en altitud............................. 12-2Observaciones de radar....................................... 12-2Satlite................................................................. 12-3

Satlite meteorolgico.. 12-4Productos de satlites meteorolgicos.............. 12-4

Informes meteorolgicos.......................................... 12-4Informe estndar.................................................. 12-5Informe abreviado............................................... 12-5Informe de pronstico......................................... 12-5

Informes meteorolgicos para aviacin.................... 12-5Informes meteorolgicos de rutina (METAR)..... 12-6Informes de clima de piloto (PIREPs)................. 12-8Informes meteorolgicos de radar (RAREP)....... 12-9

Pronsticos de aviacin........................................... 12-10

Pronstico de rea terminal (TAF).................... 12-10Pronsticos de rea (PRONAREA)................... 12-11Advertencias meteorolgicas en vuelo.............. 12-12

AIRMET......................................................... 12-12SIGMET.......................................................... 12-13Informacin meteorolgica significativaconvectiva (WST)......................................... 12-14Pronstico de vientos y temperatura enaltura (FD)...... 12-14

Cartas del tiempo.................................................... 12-15


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Grficos de anlisis de superficie...................... 12-15Carta de representacin meteorolgica.............. 12-17Carta de resumen de radar................................. 12-18Cartas de tiempo significativo........................... 12-19

Resumen del captulo...................................... 12-20

Captulo 13

Operaciones en aeropuertos.............................. 13-1Introduccin.............................................................. 13-1Tipos de Aerdromos........................................ 13-1

Aerdromo controlado........................................ 13-2Aerdromo no controlado.................................13-2

Fuentes de datos de aeropuertos....................... 13-2Cartas Aeronuticas............................................. 13-3Directorio de aeropuertos/Instalaciones (A/FD)..13-3Avisos a los aviadores (NOTAM)............... 13-3

Marcaciones y carteles en aeropuertos.................. 13-4Marcas de pista.................................................... 13-4

Marcas de calle de rodaje.................................... 13-4Otras marcas........................................................ 13-4Carteles de aeropuertos....................................... 13-6

Iluminacin de aeropuertos....................................... 13-6Faro de aeropuerto............................................... 13-6Sistemas de luces de aproximacin...................... 13-7Indicadores visuales de senda de descenso.......... 13-8

Indicador visual de pendiente de aproximacin(VASI)..13-8Otros sistemas de senda de planeo.................... 13-8

Iluminacin de la pista........................................ 13-9Luces de identificacin de fin de pista (REIL).. 13-9Luces de borde de pista.................................... 13-9Luces en la pista.................................... 13-9

Control de iluminacin de aerdromo............... 13-10Luces de calle de rodaje..................................... 13-10Luces de obstruccin......................................... 13-10

Indicadores de direccin del viento........................ 13-11Circuitos de trnsito............................................ 13-11

Claves de las operaciones en circuito de trnsitoPista individual.................................................. 13-12

Claves de las operaciones en circuito de trnsitoPistas paralelas................................................... 13-12

Comunicaciones por radio...................................... 13-13Licencia de radio................................................ 13-13Equipos de radio........................................ 13-13Procedimientos de prdida de comunicacin..... 13-14

Servicios del control de trnsito Areo (ATC)........ 13-15Radar Primario................................................... 13-15Sistema de baliza radar de ATC (ATCRBS)...... 13-16Transpondedor................................................... 13-16

Instrucciones de trnsito radar........................... 13-16Turbulencia de estela.............................................. 13-17

Generacin de vrtice........................................ 13-17Fuerza del vrtice............................................... 13-18Comportamiento del vrtice.............................. 13-18Procedimientos para evitar los vrtice.............. 13-18

Prevencin de colisin............................ 13-19Procedimientos de evasin................................ 13-19Prevencin de incursin en pista....................... 13-20

Resumen del captulo...................................... 13-20

Captulo 15Navegacin.......................................................... 15-1Introduccin.............................................................. 15-1Cartas Aeronuticas.................................. 15-2

Cartas seccionales........................................ 15-2Cartas de rea Terminal VFR.......................... 15-2Carta aeronutica mundial....................... 15-3

Latitud y longitud (meridianos y paralelos)...... 15-3Husos horarios..................................................... 15-3Medicin de la direccin...................................... 15-5Variacin............................................................. 15-6Desviacin........................................................... 15-8

Efecto del viento....................................................... 15-9Clculos bsicos...................................................... 15-11

Conversin de minutos a horas equivalentes..... 15-11Tiempo T = D/GS............................................ 15-11D = Distancia GS x T................................. 15-12

GS GS = D/T................................................... 15-12Conversin de nudos a millas por hora............. 15-12Consumo de combustible.................................. 15-12Calculadores de vuelo........................................ 15-12Plotters............................................................... 15-13

Navegacin observada............................................ 15-13Navegacin a la estima........................................... 15-14

Tringulo de velocidades o anlisis vectorial.... 15-14Planificacin del vuelo........................................ 15-18

Material necesario.............................................. 15-18Verificacin de meteorologa............................ 15-18

Uso del manual de Aerdromos/Instalaciones... 15-18Manual de vuelo del avin o manual deoperaciones del Piloto (AFM/POH).................. 15-18

Trazando de la ruta...................................... 15-19Pasos en el trazando de la ruta....................... 15-19

Presentacin de un plan de vuelo VFR....... 15 -22Radio Navegacin.................................. 15-23

Radiofaro omnidireccional de VHF (VOR)....... 15-23Uso del VOR............................................... 15-25

Indicador de desvo de rumbo (CDI)............. 15-25


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Indicador de Situacin Horizontal (HSI)....... 15-25Indicador Radio Magnetico (RMI).................... 15-26Navegacin con VOR........................................ 15-27Consejos sobre el uso del VOR......................... 15-28Control de tiempo y Distancia a una estacin.... 15-28Intercepcin de rumbo........................... 15-29

Velocidad de intercepcin.......................... 15-29ngulo de intercepcin............................... 15-29

Equipos de medicin de distancias (DME)........ 15-29RNAV VOR/DME................................ 15-30Buscador automtico de direccin (ADF)......... 15-31Sistema de Posicionamiento Global.............. 15-33

Disponibilidad selectiva.................................. 15-34Uso VFR del GPS........................................... 15-34Capacidad RAIM............................................ 15-34

Consejos para usar el GPS en operaciones VFR 15-35Puntos de referencia (Waypoints) VFR............. 15-36

Procedimientos al perderse............................. 15-36Desvo del vuelo..................................... 15-37Resumen del captulo.................................. 15-37

Captulo 16Factores aeromdicos......................................... 16-1Introduccin.............................................................. 16-1Obtencin de un certificado mdico................. 16-2Factores fisiolgicos y de salud que afectan alrendimiento del piloto............................................... 16-2

Hipoxia................................................................ 16-2

Hipoxia hipxica............................................... 16-2Hipoxia anmica................................................16-2Hipoxia isqumica o por estancamiento............ 16-3Hipoxia histotxica........................................... 16-3

Sntomas de la hipoxia.................................... 16-3Hiperventilacin.................................................. 16-4Problemas del odo medio y senos paranasales.... 16-4Desorientacin espacial e ilusiones..................... 16-5

Ilusiones vestibulares................................ 16-6Ilusiones Visuales............................. 16-7

Consideraciones posturales................................. 16-7

Demostracin de desorientacin espacial....... 16-8Ascenso mientras acelera.................................. 16-8Ascenso mientras vira....................................... 16-8Picada en viraje......................... 16-8Inclinacin a derecha o izquierda..................... 16-9Inversin del movimiento................................. 16-9Picado o alabeo ms all del plano vertical....... 16-9

Enfrentando la desorientacin espacial........... 16-9Ilusiones pticas.................................................. 16-9

Ilusin de ancho de pista................................. 16-10

Ilusin de pista y terreno con pendiente.......... 16-10Ilusin de terreno sin caractersticas............... 16-10Refraccin del agua......................................... 16-10Neblina............................................................ 16-10Niebla.............................................................. 16-10Ilusiones por iluminacin de la tierra.............. 16-10

Cmo prevenir errores de aterrizaje debido ailusiones pticas................................................. 16-10Mareo.................................... 16-12Envenenamiento con monxido de carbono.16-12Estrs................................................................. 16-12Fatiga................................................................. 16-12Deshidratacin e insolacin................... 16-13Alcohol.............................................................. 16-14Medicamentos................................................... 16-15Sndrome de descompresin inducido poraltitud (DCS). 16-16

DCS despus de bucear................... 16-17Visin en vuelo....................................................... 16-18

Miopa espacial.............................................. 16-19Visin nocturna.................................................. 16-19Ilusiones visuales nocturnas.............................. 16-20

Autocinesis...................................................... 16-20Horizonte falso................................................ 16-20

Ilusiones de aterrizaje nocturno......................... 16-20Resumen del captulo.................................. 16-21


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Introduccin

Una aeronave es toda mquina que puede

sustentarse en la atmsfera por aquellas reaccionesdel aire que no sean las reacciones del mismo

contra la superficie de la tierra, de acuerdo con lasRegulaciones Argentinas de Aviacin Civil

(RAAC), Parte 1, Definiciones generales,abreviaturas y siglas. Las categoras de aeronaves

para la habilitacin de los pilotos incluyen avin,

helicpteros, planeadores, aerstato (globo libre),giroplano y ULM (Ultraliviano Motorizado). La

RAAC Parte 1 tambin define como un avin alaerodino propulsado por motor, de ala fija, que semantiene en vuelo por la reaccin dinmica del aire

sobre su superficie sustentadora. En este captulo seofrece una breve introduccin a la estructura de los

aviones y utiliza un avin para la mayora de lasilustraciones.

Estructura del Avin


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2-2

Sustentacin y Aerodinmica Bsica

Con el fin de comprender el funcionamiento de losprincipales componentes y subcomponentes de unaaeronave, es importante entender los conceptos

bsicos de aerodinmica. Este captulo introduce a laaerodinmica. Una explicacin ms detallada se

puede encontrar en el captulo 4, Aerodinmica delvuelo.

Cuatro fuerzas actan sobre una aeronave en vuelorecto y nivelado, no acelerado. Estas fuerzas son deempuje, sustentacin, peso y resistencia. [Figura 2-1]

Figura 2-1.Las cuatro fuerzas

El empuje es la fuerza de avance producido por elgrupo motor/hlice. Iguala o supera la fuerza deresistencia. Como regla general, se dice que acta en

paralelo al eje longitudinal. Esto no siempre es ascomo se explica ms adelante.

Resistencia es una fuerza hacia atrs, que retarda, y es

causada por la interrupcin del flujo de aire por lasalas, fuselaje, y otros objetos que sobresalgan. Laresistencia se opone al empuje y acta hacia atrs,

paralela al viento relativo.

El peso es la suma de cargas del propio avin, latripulacin, el combustible y el equipaje. El peso tira

del aeroplano hacia abajo debido a la fuerza de lagravedad. Se opone a la sustentacin, y actaverticalmente hacia abajo a travs del centro degravedad (CG) del avin.

La sustentacin se opone a la fuerza del peso, se

produce por el efecto dinmico del aire pasando sobreel ala, y acta en forma perpendicular a la trayectoriade vuelo a travs del centro de sustentacin del ala.

Un avin se mueve en tres dimensiones y se controlamovindolo de uno o ms de sus ejes. El ejelongitudinal o de alabeo se extiende desde la narizhasta la cola, con la recta pasando por el centro de

gravedad. El eje lateral o de cabeceo se extiende atravs del avin en una lnea desde las puntas de lasalas, pasando otra vez por el CG. El eje vertical o de

direccin, pasa a travs de la aeronave verticalmente,por la interseccin del CG. Todos los movimientos de

control producen el movimiento de la aeronave en unoo ms de estos ejes, y permite el control del avin envuelo. [Figura 2-2]

Uno de los componentes ms significativos en laconstruccin aeronutica es el CG. Es el puntoespecfico en el que la masa o peso de la aeronave seconcentra, es decir, un punto alrededor del cual, si laaeronave puede ser suspendido o equilibrada, el avin

se mantendra relativamente a nivel. La posicin delCG de una aeronave determina la estabilidad de la

aeronave en vuelo. A medida que el CG se muevehacia atrs (hacia la cola) el avin se vuelve ms yms dinmicamente inestable. En los aviones con

tanques de combustible situados delante del CG, esimportante que el centro de gravedad se determine

con el tanque de combustible vaco. De lo contrario,al utilizar el combustible, el avin se vuelve inestable.

Figura 2-2.Ilustracin de movimientos de cabeceo, alabeo y direccin alrededor de los ejes del avin.


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2-3

[Figura 2-3] El CG se calcula durante el diseo

inicial y la construccin, y se ve afectada por lainstalacin de equipos de a bordo, la carga de los

aviones, y otros factores.

Componentes principales

Aunque los aviones estn diseados para una variedadde propsitos, la mayora de los componentes

principales son los mismos. [Figura 2-4] Las

caractersticas generales son en gran partedeterminadas por los objetivos del diseo original.

Entre las estructuras de avin se incluyen fuselaje,alas, empenaje, tren de aterrizaje y grupomotopropulsor.

Fuselaje

El fuselaje es el cuerpo central de un avin y estdiseado para dar cabida a la tripulacin, pasajeros ycarga. Tambin proporciona la conexin estructural

de las alas y el empenaje de cola. Los tipos de diseoms antiguos utilizan una estructura reticular (o

tubular) construida de madera, acero o aluminio.[Figura 2-5] Los tipos de estructuras de fuselajeutilizado en los aviones de hoy son el monocasco y

semimonocasco. Estos tipos de estructura se discutenen mayor detalle ms adelante en este captulo.

Fi ura 2-5.Fusela e de estructura reticular.

Figura 2-4. Componentes del avin.

Figura 2-3. Centro de gravedad (CG).


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2-4

Alas

Las alas son perfiles aerodinmicos unidos a cadalado del fuselaje y son las principales superficiessustentadoras que mantienen al avin en vuelo.Existen numerosos diseos de alas, tamaos y formas

utilizadas por los distintos fabricantes. Cada unoresponde a una necesidad determinada por eldesempeo esperado para un avin en particular.Cmo produce sustentacin el ala se explica en elcaptulo 4, aerodinmica del vuelo.

Las alas pueden estar unidas en la parte superior,

media, o inferior del fuselaje. Estos diseos sonconocidos como de ala alta, media, y baja,

respectivamente. El nmero de las alas tambin puedevariar. Aviones con un solo conjunto de alas se

conocen como monoplanos, mientras que con dos

conjuntos se llaman biplanos.[Figura 2-6]

Muchos aviones de ala alta tienen soportes externos, o

montantes, que transmiten las cargas de vuelo yaterrizaje a travs de los montantes a la estructura del

fuselaje principal. Este tipo de estructura de las alas sellama arriostrada. Pocos aviones de ala alta y lamayora de ala baja tienen un ala cantilver diseada

para soportar las cargas sin soportes externos.

Las principales partes estructurales del ala sonlargueros, costillas y larguerillos. [Figura 2-7] Estosson reforzados por armazones, vigas en I, tubos uotros dispositivos, incluyendo el recubrimiento. Las

costillas determinan la forma y el espesor del ala

Figura 2-6.Monoplano (izquierda) y biplano (derecha).

Figura 2-7. Componentes del ala.


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2-5

(perfil aerodinmico). En la mayora de los avionesmodernos, los tanques de combustible son una parte

integral de la estructura del ala, o consisten endepsitos flexibles montados en el interior del ala.

Unidos a los bordes posteriores de las alas hay dostipos de superficies de control referidos comoalerones y flaps. Los alerones se extienden desde

aproximadamente la mitad de cada ala hacia la punta,y se mueven en direcciones opuestas para crear lasfuerzas aerodinmicas que hacen alabear al avin. Losflaps se extienden desde el fuselaje hasta cerca de lamitad de cada ala. Los flaps van, normalmente,

nivelados con la superficie de las alas durante el vuelode crucero. Cuando se extienden, los flaps se mueven

simultneamente hacia abajo para aumentar la fuerza

de sustentacin del ala para despegues y aterrizajes.[Figura 2-8]

EmpenajeEl empenaje incluye el grupo de cola entera y secompone de superficies fijas, como el estabilizadorvertical o deriva, y el estabilizador horizontal. Las

superficies mviles incluyen el timn de direccin, elelevador o timn de profundidad, y uno o mscompensadores. [Figura 2-9]

El timn se une a la parte posterior de la deriva.Durante el vuelo, se utiliza para mover la nariz del

avin a la izquierda y la derecha. El timn deprofundidad, que se une a la parte posterior del

estabilizador horizontal, se utiliza para mover la nariz

del avin hacia arriba y hacia abajo durante el vuelo.Los compensadores son pequeas aletas, mviles delborde posterior de las superficies de control. Estoscompensadores, que se controlan desde la cabina,

reducen la presin en los controles. Loscompensadores pueden ser instalados en los alerones,el timn, y/o el elevador.

Un segundo tipo de diseo de empenaje no requierede timn de profundidad. En su lugar, incorpora un

estabilizador horizontal de una sola pieza que giradesde un punto de central. Este tipo de diseo se

llama stabilator, y se mueve con el mando, al igual

que el timn de profundidad. Por ejemplo, cuando unpiloto tira del mando, el stabilator pivota moviendo elborde de salida hacia arriba. Esto aumenta la cargaaerodinmica en la cola y hace que la nariz del avin

se desplace hacia arriba. El stabilator tiene una aletaantiservo extendida a lo largo de su borde posterior.[Figura 2-10]

La aleta antiservo se mueve en la misma direccinque el borde de salida del stabilator y ayuda a que ste

sea menos sensible. Esta aleta tambin funciona como

Fi ura 2-9. Com onentes del em ena e

Figura 2-8. Tipos de flaps


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2-6

compensador para aliviar las presiones de control y

ayuda a mantener el stabilator en la posicin deseada.

Tren de aterrizaje

El tren de aterrizaje es el principal apoyo del avincuando est estacionado, en rodaje, despegando o

aterrizando. El tipo ms comn de tren de aterrizaje secompone de ruedas, pero los aviones tambin pueden

ser equipados con flotadores para las operaciones enel agua, o esqus para aterrizar en la nieve. [Figura 2-11]

El tren de aterrizaje se compone de tres ruedas, dosruedas principales y una tercera rueda en posicin

delantera o trasera del avin. El tren de aterrizaje conuna rueda trasera se llama el tren de aterrizaje

convencional.

Los aviones con tren de aterrizaje convencional, aveces se refieren como aviones de rueda de cola.Cuando la tercera rueda se encuentra en la nariz aldiseo se lo conoce como un tren triciclo. Una ruedade nariz o rueda de cola orientable permite controlar

al avin a lo largo de todas las operaciones, mientrasest en el suelo. La mayora de los aviones sondirigidos moviendo los pedales, sea con rueda denariz o rueda de cola. Adems, algunos aviones sondirigidos por frenado diferencial.

El grupo motopropulsorEl grupo motopropulsor por lo general incluye el

motor y la hlice. La funcin principal del motor esproporcionar la energa para hacer girar la hlice.Tambin genera energa elctrica, proporciona vaco

para algunos instrumentos de vuelo, y en la mayorade aviones monomotores, proporciona una fuente de

calor para el piloto y los pasajeros. [Figura 2-12]El motor est cubierto por un carenado o capot, queson dos tipos de cubiertas. El propsito de la cubiertaes mejorar el flujo de aire alrededor del motor y as

ayudar a enfriar el motor conduciendo el aire

alrededor de los cilindros.

La hlice, montada en la parte delantera del motor,

convierte la fuerza de rotacin del motor en empuje,una fuerza de avance que ayuda a mover el avin. La

hlice tambin puede ser montada en la parte traseradel motor. Una hlice es un perfil aerodinmicorotatorio que produce empuje por la accinaerodinmica. Un rea de baja presin se forma en la

parte posterior de la hlice, y la alta presin se

produce en la cara delantera de la hlice, en formasimilar a como se genera sustentacin en un perfil

Figura 2-11. Tipos de tren de aterrizaje:

flotadores (arriba), esques (medio) y ruedas

(abajo).

Figura 2-10. Componentes del stabilator.


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2-7

aerodinmico o ala. Este diferencial de presinempuja el aire a travs de la hlice, que a su vez tira

del avin hacia adelante.

Hay dos factores importantes involucrados en eldiseo de una hlice que afectan su eficacia. El ngulode pala de la hlice, medida contra el cubo de lahlice, mantiene el ngulo de ataque relativamente

constante a lo largo de la pala de la hlice, reduciendoo eliminando la posibilidad de prdida. El paso se

define como la distancia que una hlice viajara enuna vuelta si se moviera en un slido. Estos dos

factores se combinan para permitir una medicin de laeficacia de la hlice. Las hlices son por lo generaldiseadas para una combinacin especfica de

aeronave/motor para lograr la mejor eficiencia en unaconfiguracin de potencia particular, y tiran oempujan, dependiendo de cmo est montado el

motor.

SubcomponentesLos subcomponentes de un avin comprenden laestructura, el sistema elctrico, controles de vuelo, ylos frenos.

La estructura bsica de una aeronave est diseada

para soportar todas las fuerzas aerodinmicas, ascomo las tensiones impuestas por el peso del

combustible, la tripulacin y la carga til.La funcin principal del sistema elctrico es la de

generar, regular y distribuir la energa elctrica entodo el avin. Hay varias fuentes de energa diferentesen las aeronaves para alimentar el sistema elctrico.

Estas fuentes de energa incluyen: generadores decorriente alterna (AC) accionados por el motor,

unidades de potencia auxiliar (APU), y alimentacinexterior. El sistema de energa elctrica de la aeronave

se utiliza para operar los instrumentos de vuelo,

sistemas esenciales tales como anti-hielo, etc., y losservicios de pasajeros, tales como la iluminacin de la

cabina.

Los controles de vuelo son los dispositivos y sistemasque gobiernan la actitud de la aeronave y, enconsecuencia, la trayectoria de vuelo seguida por la

aeronave. En el caso de muchos avionesconvencionales, los controles de vuelo primariosutilizan superficies abisagradas en los bordes de salidallamadas timones de profundidad para cabeceo,alerones para alabeos, y timn para la direccin. Estassuperficies son operadas por el piloto desde la cabina

o por un piloto automtico.

Los frenos consisten en pastillas que hidrulicamente

se aprietan contra un disco giratorio ubicado entreellas. Las pastillas ejercen presin contra el disco queest girando con las ruedas. Como resultado de lafriccin en el disco las ruedas se frenan y dejan degirar. Los discos y las pastillas de freno estn hechos

de acero, como los de un auto, o de un material decarbono que pesa menos y puede absorber msenerga. Debido a que los frenos del avin se utilizan

principalmente durante los aterrizajes y debenabsorber enormes cantidades de energa, su vida es

medida en aterrizajes en vez de kilmetros.

Tipos de Construccin de AvionesLa construccin de fuselajes evolucion comenzando

con estructuras reticulares de madera pasando por lasestructuras monocasco a las estructuras semi-

monocasco actuales.

Estructura ReticularEl principal inconveniente de la estructura reticular o

tubular es la falta de una forma aerodinmica. En estemtodo de construccin, largos tubos, llamadoslargueros, se sueldan en su lugar para formar un

marco bien reforzado. Soportes verticales yhorizontales estn soldados a los largueros y dan a la

estructura una forma cuadrada o rectangular. Soportesadicionales son necesarios para resistir las fuerzas que

provienen de cualquier direccin. Larguerillos ycuadernas se aaden para darle la forma al fuselaje yunir el revestimiento.

Con el avance de la tecnologa, los diseadores deaviones comenzaron a cubrir la estructura para hacer

ms aerodinmico el avin y mejorar el rendimiento.Esto se logr inicialmente con tela, que eventualmentedio paso a metales ligeros como el aluminio. Enalgunos casos, la cubierta exterior puede soportartoda, o una parte importante, de las cargas de vuelo.

Aviones ms modernos utilizan una forma de estaestructura de cubrimiento conocida como monocascoo semimonocasco.[Figura 2-13]

Figura 2-12. Compartimiento del motor.


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2-8

MonocascoLa construccin monocasco utiliza un revestimientoreforzado para soportar casi todas las cargas, comouna lata de bebidas de aluminio. Aunque es muyfuerte, la construccin monocasco no es muy tolerante

a la deformacin de la superficie. Por ejemplo, unalata de aluminio puede soportar fuerzas considerables

en los extremos, pero si el lado de la lata se deformaligeramente, mientras soporta una carga, colapsafcilmente.

Como la mayora de las fuerzas de torsin y flexinson soportados por el revestimiento en lugar de una

estructura, los refuerzos internos fueron eliminados oreducidos, para ahorro de peso y maximizar elespacio. Uno de los mtodos notables e innovadores

en la construccin monocasco era empleado por JackNorthrop. En 1918, ide una nueva manera de

construir un fuselaje monocasco utilizado para elLockheed S-1 Racer. La tcnica utiliz dos mediosmoldes de madera contrachapada que se peganalrededor de aros de madera o larguerillos. A pesar deser empleado en los inicios de la aviacin, la

construccin monocasco no reaparece durante variasdcadas debido a la complejidad del proceso.Ejemplos diarios de construccin monocasco se puedeencontrar en la fabricacin de automviles, donde seconsidera el monocasco estndar en la industria

manufacturera.

SemimonocascoLa construccin semimonocasco utiliza una estructuraa la cual se une el revestimiento de la aeronave. Dicha

estructura, que consta de mamparos y/o cuadernas dediversos tamaos y larguerillos, refuerza la cubiertatomando algunos de los esfuerzos de flexin del

fuselaje. La seccin principal del fuselaje tambinincluye los puntos de unin del ala y un cortafuegos.

En aviones monomotores, el motor est por lo generalunido a la parte delantera del fuselaje. Hay unamampara a prueba de fuego entre la parte trasera del

motor y la cabina para proteger al piloto y lospasajeros de los incendios accidentales del motor.

Esta mampara se llama cortafuegos y suele ser dematerial resistente al calor como el acero inoxidable.

Sin embargo, un nuevo proceso de construccin es laintegracin de los materiales compuestos o de unaaeronave hecha completamente de materiales

compuestos.

Construccin en materiales compuestos(Composite)

HistoriaEl uso de materiales compuestos en la construccin deaviones data de la Segunda Guerra Mundial, cuandoaislamientos de fibra de vidrio blando se utiliz en

fuselajes de B-29. A fines de los 50, los fabricanteseuropeos de planeadores de alto rendimientoutilizaban fibra de vidrio para las estructuras

primarias. En 1965, la FAA (Administracin Federalde Aviacin, EEUU) certific el primer avin en la

categora normal hecho completamente de fibra de

vidrio, un planeador suizo llamado Diamant VHB.Para el ao 2005, ms del 35 por ciento de los avionesnuevos fueron construidos en materiales compuestos.

Materiales compuestos es un trmino muy amplio ypuede significar materiales como fibra de vidrio, fibrade carbono, Kevlar, y combinaciones de todo lo

anterior. La construccin con compuestos ofrece dosventajas: revestimientos extremadamente lisos y lacapacidad de formar fcilmente estructuras curvascomplejas o estructuras aerodinmicas [Figura 2-14]

Materi ales compuestos en aviones

Los materiales compuestos son sistemas de matrizreforzados con fibra. La matriz es el "pegamento" quese utiliza para mantener las fibras entre s y, una vez

curada, le da forma a las partes, pero las fibras llevanla mayor parte del trabajo. Hay muchos tipos de fibrasy sistemas de matriz.

En el avin, el ms comn es la matriz de resinaepoxdica, que es un tipo de termo-plstico. En

comparacin con otras opciones como la resina depolister, la epoxi es ms fuerte y tiene buenas

propiedades a altas temperaturas. Hay muchos tipos

Figura 2-13.Diseo de fuselaje semimonocasco y

monocasco.


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2-9

diferentes de resinas epoxi, con una amplia gama de

propiedades estructurales, tiempos de curado ytemperaturas, y costos.

Las fibras de refuerzo ms comunes utilizados en la

construccin de aviones son la fibra de vidrio y lafibra de carbono. La fibra de vidrio tiene buenaresistencia a la traccin y a la compresin, buenaresistencia al impacto, es fcil trabajar, y esrelativamente barata y fcilmente disponible. Su

principal desventaja es que es relativamente pesada, yes difcil hacer una estructura que soporte cargas ms

livianas que una estructura de aluminio equivalente.

La fibra de carbono es generalmente ms fuerte en

resistencia a la traccin y a la compresin que la fibrade vidrio, y tiene una rigidez mucho mayor a laflexin. Tambin es considerablemente ms ligera que

la fibra de vidrio. Sin embargo, es relativamente dbilla resistencia al impacto; las fibras son frgiles ytienden a romperse bajo fuerte impacto. Esto puedeser mejorado en gran medida con un sistema de resinaepoxi reforzado, como el que se utiliza en el Boeing

787 en los estabilizadores horizontal y vertical. Lafibra de carbono es ms cara que la fibra de vidrio,

pero el precio ha cado debido a las innovacionesimpulsadas por el programa B-2 en los 80, y Boeing

777 en la dcada de 90. Estructuras de fibra decarbono bien diseadas pueden ser mucho mslivianas que una estructura de aluminio equivalente, a

veces un 30 por ciento o ms.

Ventajas de los mater iales compuestosLa construccin en compuestos ofrece varias ventajassobre el metal, madera o tela, siendo su menor peso loms citado. El menor peso no siempre es automtico.

Hay que recordar que la construccin de una aeronavecon compuestos no garantiza que ser ms liviana,

sino que depende de la estructura, as como el tipo de

compuesto que se utiliza.

Una ventaja ms importante es que una estructura de

compuestos, aerodinmica, con curvas muy suavesreduce la resistencia. Esta es la razn principal por laque los diseadores de planeadores cambiaron demetal y madera a los materiales compuestos en la

dcada de 1960.Los compuestos tambin ayudan aenmascarar la seal de radar de los aviones "stealth",como el B-2 y el F-22. Hoy en da, los compuestos se

pueden encontrar en aviones tan variados como los lamayora de planeadores hasta los nuevos helicpteros.

La ausencia de corrosin es una tercera ventaja de los

materiales compuestos. Boeing est diseando el 787,con el fuselaje completo en compuestos, teniendo un

mayor diferencial de presin y mayor humedad en lacabina que los aviones anteriores. Los ingenieros yano estn tan preocupados por la corrosin porcondensacin de humedad en las zonas ocultas delrevestimiento del fuselaje, como detrs de las mantas

de aislamiento. Esto debera conducir a una reduccinde los costes de mantenimiento para las lneas areas.

Otra de las ventajas de los materiales compuestos es

su buen rendimiento en un entorno de flexin, comoen las palas del rotor del helicptero. Los compuestosno sufren de fatiga del metal y formacin de grietas aligual que los metales. Si bien necesita una ingenieracuidadosa, las palas en material compuesto pueden

tener considerablemente ms vida de uso que las palasde metal, y la mayora de los nuevos helicpteros

grandes tienen todas las palas en compuestos, y enmuchos casos, rotores en materiales compuestos.

Desventajas de los materi ales compuestosLa construccin con composite viene con su propioconjunto de desventajas, la ms importante de las

cuales es la falta de una prueba visual de daos. Loscompuestos responden al impacto de manera diferentea otros materiales estructurales, y muchas veces nohay signos obvios de daos. Por ejemplo, si un autochoca un fuselaje de aluminio, puede abollar el

fuselaje. Si el fuselaje no est abollado, no hay ningndao. Si el fuselaje est abollado, el dao es visible y

se hacen las reparaciones.

En una estructura de material compuesto, un impactode baja energa, tales como un golpe o una cada de

herramientas, puede no dejar signo visible del impactoen la superficie. Por debajo del punto de impacto

puede haber amplias delaminaciones, extendindoseen un rea en forma de cono desde el lugar del golpe.El dao en la parte posterior de la estructura puede ser

importante y extenso, pero estar oculto a la vista.Cada vez que uno tiene razones para pensar que pudo

haber un golpe, aunque sea menor, lo mejor es

Figura 2-14.Avin en materiales compuestos.


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2-10

conseguir un inspector familiarizado con compuestos

para examinar la estructura para determinar el daosubyacente. La aparicin de reas blanquecinas en una

estructura de fibra de vidrio es un buen indicio de quese han producido delaminaciones de la fibra.

Un impacto de mediana energa resulta en unaplastamiento local de la superficie, lo que debe ser

visible a la vista. El rea daada es mayor que el reaaplastada visible, y tendr que ser reparada. Unimpacto de alta energa, tales como el impacto de aveso granizo durante el vuelo, resulta en una perforaciny una estructura seriamente daada. En impactos demedia y alta energa, el dao es visible para el ojo,

pero el impacto de baja energa es difcil de detectar.[Figura 2-15]

Si un impacto resulta en delaminaciones, el

aplastamiento de la superficie, o una perforacin,entonces es obligatoria una reparacin. Hasta tanto se

repare, el rea daada debe ser cubierta y protegida dela lluvia. Muchas piezas de material compuesto secomponen de finas lminas sobre un ncleo en nido

de abejas, creando una estructura en "sndwich".Excelentes por razones de rigidez estructural, esta

estructura es un blanco fcil para la entrada de agua,lo que lleva a problemas posteriores. Un trozo de cintasobre la perforacin es una buena manera de

protegerlo del agua, pero no es una reparacinestructural. El uso de un relleno en pasta para cubrir

los daos, aunque aceptable para fines cosmticos,tampoco es una reparacin estructural.

El potencial dao por calor a la resina es otradesventaja del uso de materiales compuestos.Mientras que "cuan caliente" depende del sistema de

resina elegido, muchas resinas epoxi comienzan a

debilitarse a ms de 65 C. La pintura blanca en loscompuestos se utiliza a menudo para minimizar este

problema. Por ejemplo, la parte inferior de un ala queest pintada de negro frente a una plataforma deasfalto negro en un da caluroso y soleado, puedellegar a estar hasta 100 C. La misma estructura,

pintada de blanco, rara vez supera los 60 C. Comoresultado, los aviones con composites tienen amenudo recomendaciones especficas sobre loscolores de pintura permitidos. Si el avin esrepintado, estas recomendaciones deben ser seguidas.

Dao por calor tambin puede ocurrir debido a un

incendio. Incluso un pequeo fuego por los frenos,rpidamente extinguido, puede daar la superficieinferior del ala, patas del tren de aterrizaje, o loscarenados de la rueda.

Adems, removedores qumicos de pintura son muyperjudiciales para los compuestos, y no deben ser

utilizados en ellos. Si la pintura tiene que serremovida de materiales compuestos, slo se permitenmtodos mecnicos, tales como arenado o lijadosuave. Muchas piezas de composite caros han sidoarruinados por el uso de removedor de pintura, y el

dao es en general, no reparable.

Derr ames de lqui dos sobre compositesAlgunos se preocupan por el derrame de combustible,

aceite o lquido hidrulico en superficies de materialcompuesto. Estos generalmente no son un problemacon los modernos compuestos de resina epoxi. Por logeneral, si el derrame no ataca la pintura, no le hardao el compuesto base. Algunos aviones utilizan

tanques de combustible de fibra de vidrio, porejemplo, en el que el combustible est directamentecontra la superficie de la resina sin utilizar sellador. Sila estructura de fibra de vidrio se hace con algunos de

Figura 2-15.La energa de impacto afecta la

visibilidad, as como la severidad, del dao en

estructuras de compuestos. Impactos de alta y

media energa, aunque severos, son fciles de

detectar. Los de baja energa pueden ocultar el

dao.


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2-11

los tipos ms baratos de resina de polister, puede ser

un problema cuando se utiliza combustible de autoscon etanol en la mezcla. Los tipos ms caros de resina

de polister, as como la resina epoxi, se puedeutilizar con combustible de automviles, as como gasde aviacin (AVGAS) de 100 octanos.

Proteccin contra rayos

La proteccin contra rayos es una consideracinimportante en el diseo de aeronaves. Cuando unavin es alcanzado por un rayo, se entrega una grancantidad de energa a la estructura. Ya sea que vueleun avin ligero o un avin de aerolnea, el principio

bsico de proteccin contra rayos es el mismo. Para

cualquier tamao de avin, la energa del rayo debeser extendido por un rea de gran superficie para

reducir los amperes por centmetro cuadrado a unnivel aceptable.

Si un rayo cae sobre un avin de aluminio, la energaelctrica se conduce naturalmente a travs de laestructura de aluminio. El desafo es mantener la

energa alejada de la avinica, los sistemas decombustible, etc., hasta que se pueda conducir sin

peligro fuera del avin. El revestimiento exterior de laaeronave es el camino de menor resistencia.

En un avin hecho de compuestos, la fibra de vidrioes un excelente aislante elctrico, mientras que lafibra de carbono conduce la electricidad, pero no tanfcilmente como el aluminio. Por lo tanto,

conductividad elctrica adicional se debe agregar a lacapa exterior en compuestos. Esto se hace

generalmente con finas mallas de metal pegadas a lasuperficie. Mallas de aluminio y de cobre son los dostipos ms comunes, con el aluminio utilizado en fibra

de vidrio y el cobre en la fibra de carbono. Todas lasreparaciones estructurales en las reas protegidascontra rayos tambin debe incluir la malla, as comola estructura subyacente.

En aeronaves en compuesto con antenas de radiointernas, en la zona de la antena debe haber"ventanas" en la malla contra rayo. Antenas de radio

internas se pueden ubicar en los materialescompuestos de fibra de vidrio debido a que la fibra de

vidrio es transparente a las frecuencias de radio, y lafibra de carbono no.

El futuro de los materi ales compuestosEn las dcadas posteriores a la Segunda GuerraMundial, los materiales compuestos se han ganado un

papel importante en el diseo de aeronaves. Suresistencia a la corrosin y flexibilidad, as como larelacin resistencia-peso, indudablemente seguir al

frente de los diseos de los aviones ms innovadoresen el futuro. Desde el Cirrus SR-20 hasta el Boeing

787, es obvio que los compuestos han encontrado un

lugar en la construccin de aviones y estn aqu para

quedarse. [Figura 2-16]

Instrumentacin: avanzando al futuroHasta hace poco, la mayora de los aviones categora

general estaban equipados con instrumentosindividuales utilizados en conjunto para operar con

seguridad y maniobrar la aeronave. Con ellanzamiento de la pantalla electrnica de vuelo (EFD),los instrumentos convencionales se han sustituido por

mltiples pantallas de cristal lquido (LCD). Lapantalla principal se instala frente a la posicin del

piloto, a la izquierda, y se conoce como pantallaprincipal de vuelo (PFD). Una segunda pantalla,

Figura 2-16.Materiales compuestos en las aero-

naves tales como, Columbia 350 (arriba), Boeing

787 (medio), y HH-65 (abajo).


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situada aproximadamente en el centro del panel de

instrumentos, que se conoce como pantallamultifuncin (MFD). Estas dos pantallas ordenan los

paneles de instrumentos, aumentando la seguridad.Esto se ha logrado mediante la utilizacin deinstrumentos de estado slido que tienen una tasa de

fallos mucho menores que la instrumentacinanalgica convencional. [Figura 2-17]

Con las mejoras actuales en avinica y la introduccinde EFD, los pilotos con cualquier nivel de experiencianecesitan un conocimiento de los sistemas de control

de vuelo, as como una comprensin de cmo laautomatizacin se une con la toma de decisiones.

Estos temas se tratan en detalle en el captulo 17.

Ya sea que una aeronave cuenta con instrumentosanalgicos o digitales, la instrumentacin se divide entres categoras diferentes: rendimiento o performance,control y navegacin.

Instrumentos de performanceLos instrumentos de performance muestran eldesempeo real de la aeronave. La performance se

determina con referencia al altmetro, el velocmetro oanemmetro, el indicador de velocidad vertical (VSI)o varimetro, el indicador de rumbo, y el indicador de

giros y viraje. Los instrumentos de performance

reflejan directamente el desempeo que est lograndola aeronave. La velocidad de la aeronave se puede leer

en el indicador de velocidad. La altitud se puede leeren el altmetro. El rendimiento en ascenso puede serdeterminado por referencia al VSI. Otros instrumentos

de performance disponibles son el indicador derumbo, el indicador de ngulo de ataque, y el

inclinmetro (indicador de resbale/derrape). [Figura2-18]

Instrumentos de controlLos instrumentos de control [Figura 2-19] muestranen forma inmediata cambios de actitud y potencia, y

estn calibrados para permitir ajustes en incrementosprecisos. El instrumento para la visualizacin de

actitud es el horizonte artificial o indicador de actitud.Los instrumentos de control no indican la velocidad ola altitud del avin. Para determinar estas variables y

otras, el piloto debe observar los instrumentos de

performance.

Instrumentos de NavegacinLos instrumentos de navegacin indican la posicinde la aeronave en relacin con una estacin denavegacin seleccionada. Este grupo de instrumentosincluye varios tipos de indicadores de curso,

indicadores de distancia, indicadores de la senda deplaneo, e indicadores de direccin. Las aeronaves msmodernas, con instrumentos ms avanzados

tecnolgicamente proporcionan informacin deposicin ms precisa.

Los instrumentos de navegacin comprendenindicadores de GPS, radio omni-direccional de muyalta frecuencia (VOR), baliza no direccional (ADF), y

sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS). Losinstrumentos indican la posicin relativa a unaestacin de navegacin seleccionada. Tambin brindainformacin para que la aeronave puede maniobrar

siguiendo una ruta predeterminada.

Sistema de navegacin satelital (GPS)

El GPS es un sistema de navegacin por satlite

integrado por una red de satlites colocados en rbitapor el Departamento de Defensa de los EstadosUnidos. El GPS fue originalmente usado paraaplicaciones militares, pero en la dcada de 1980s el

gobierno autoriz el sistema para uso civil. El GPSfunciona en todas las condiciones meteorolgicas, encualquier parte del mundo, las 24 horas del da. Unreceptor GPS debe estar sincronizado con la seal deal menos tres satlites para calcular una posicin

bidimensional (latitud y longitud) y el movimiento.Con cuatro o ms satlites a la vista, el receptor puede

Figura 2-17.Panel analgico (arriba) y panel

digital (abajo) de un Cessna 172.


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determinar la posicin tridimensional (latitud,

longitud y altitud).

Resumen del captulo

En este captulo se ofrece una visin general de las

estructuras de las aeronaves. Un conocimiento msprofundo de las estructuras de los aviones puede ser

obtenido a travs de programas interactivos en lnea atravs de organizaciones de aviacin.

Figura 2-18.Instrumentos de performance.


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2-14

Figura 2-19.Instrumentos de control.


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3-1

IntroduccinEste captulo examina las leyes fsicas fundamentales que

rigen las fuerzas que actan sobre una aeronave en vuelo, y el

efecto que estas leyes naturales y las fuerzas tienen sobre la

performance de las aeronaves. Para controlar una aeronave

sea un avin, helicptero, planeador, o globo, el piloto debe

comprender los principios en juego y aprender a usar o

contrarrestar estas fuerzas naturales.

Estructura de la atmsferaLa atmsfera es una capa de aire que rodea la Tierra y nace ensu superficie. Es una parte de la Tierra como el mar o el suelo,

pero el aire se diferencia de la tierra y el agua, en que es una

mezcla de gases. Tiene masa, peso y forma indefinida.

La atmsfera est compuesta de 78 % de nitrgeno, 21% de

oxgeno, y 1% de otros gases, como el argn o el helio.

Algunos de estos elementos son ms pesados que otros. Los

elementos ms pesados, como el oxgeno, se depositan en la

superficie de la Tierra, mientras que los ms livianos se elevan

una regin de mayor altitud. La mayor parte del oxgeno de la

atmsfera se encuentra por debajo de 35.000 pies de altitud.

El aire, siendo un fluido, es capaz de fluir y cambiar de forma

sometido a presiones, incluso pequeas, ya que carece de

cohesin molecular fuerte. Por ejemplo, un gas llena

completamente cualquier recipiente en el que se coloca,

expandindose o contrayndose para ajustar su forma a los

lmites del contenedor.

Principios del

Vuelo


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3-2

Presin Atmosfrica

Aunque hay distintos tipos de presin, los pilotos se

ocupan principalmente de la presin atmosfrica. Es

uno de los factores bsicos en los cambios de clima,

ayuda a la sustentacin de un avin, y acciona algunos

de los instrumentos de vuelo importantes. Estos

instrumentos son el altmetro, velocmetro, indicador de

velocidad vertical, y medidor de presin del mltiple de

admisin.

El aire es muy ligero, pero tiene masa y se ve afectada

por la atraccin de la gravedad. Por lo tanto, al igual

que cualquier otra sustancia, tiene peso, y debido a su

peso, tiene fuerza. Ya que es una sustancia fluida, esta

fuerza se ejerce por igual en todas direcciones, y su

efecto sobre los cuerpos en el aire se llama presin. En

condiciones estndar a nivel del mar, la presin media

ejercida por el peso de la atmsfera es de aproxima-

damente 1kg fuerza por centmetro cuadrado de la

superficie, o 1.013,2 milibares (mb). Su espesor es

limitado; por lo tanto, cuanto mayor sea la altitud,

menos aire hay por encima. Por esta razn, el peso de la

atmsfera a 18.000 pies es la mitad de lo que es en el

nivel del mar.

La presin de la atmsfera vara con el tiempo y lugar.

Debido a las cambiantes presiones atmosfricas, se

desarrollo una referencia estndar. La atmsfera

estndar a nivel del mar tiene una temperatura de 15C

y una presin en la superficie de 29,92 pulgadas de

mercurio ("Hg), o 1.013,2 mb. [Figura 3-1]

Con una variacin vertical (gradiente) de temperatura

estndar, esta disminuye a razn de aproximadamente 2

C por cada mil pies hasta 36.000 pies, donde est

aproximadamente a -55 C. Por encima de este punto,la temperatura se considera constante hasta 80.000 pies.

Con un gradiente de presin estndar, esta disminuye a

un ritmo de aproximadamente 1 "Hg o 30 mb por cada

1.000 pies que se gana de altitud hasta 10.000 pies.

[Figura 3-2] La Organizacin Internacional de

Aviacin Civil Internacional (OACI) ha establecido

esto como un estndar a nivel mundial, y se refiere a

menudo como Atmsfera Estndar Internacional (ISA)

o la atmsfera estndar de la OACI. Cualquier

temperatura o presin que difiere de los gradientes

estndar se considera temperatura o presin no

estndar.

Debido a que la performance de las aeronaves se

comparan y evalan con respecto a la atmsfera

estndar, todos los instrumentos estn calibrados para la

atmsfera estndar. Con el fin de representar

adecuadamente la atmsfera no estndar, ciertos

trminos relacionados deben ser definidos.

Figura 3-2.Propiedades de atmsfera estndar

Figura 3-2.Presin estndar a nivel del mar


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3-3

Altitud de presin

Altitud de presin es la altura sobre un plano de

referencia estndar, que es un nivel terico, donde el

peso de la atmsfera es de 29,92 "Hg (1.013,2 mb),

medido por el barmetro. Un altmetro es bsicamente

un barmetro sensible calibrado para indicar la altitud

en la atmsfera estndar. Si el altmetro est ajustado

para 1.013,2 mb, la altitud indicada es la altitud de

presin. A medida que la presin atmosfrica cambia, el

nivel de referencia puede estar por debajo, en o sobre el

nivel del mar. La altitud de presin es importante como

base para determinar la performance del avin, as

como para la asignacin de niveles de vuelo a los

aviones que operan por encima de un determinado nivel

(nivel de transicin).

La altitud de presin se puede determinar por

cualquiera de dos mtodos:

1. Ajustando la escala baromtrica del altmetro a

1.013,2 y leyendo la altitud indicada.

2. Aplicando un factor de correccin a la altura

indicada de acuerdo al ajuste del altmetro.

Altitud de densidad

El nivel de referencia estndar es una altitud de presin

terica, pero las aeronaves operan en una atmosfera no

estndar (real) y la altitud de densidad se utiliza para

relacionar el rendimiento aerodinmico en la atmsfera

real. La altitud de densidad es la distancia vertical sobreel nivel del mar en la atmsfera estndar a la cual se

encuentra una determinada densidad. La densidad del

aire tiene efectos significativos en el rendimiento de la

aeronave, ya que a medida que el aire se vuelve menos

denso, se reduce:

Potencia debido a que el motor toma menos aire.

Empuje porque una hlice es menos eficiente en el

aire menos denso.

Sustentacin debido a que el aire menos denso

ejerce menos fuerza en las alas.

La altitud de densidad es la altitud de presin corregida

por la temperatura real. A medida que la densidad del

aire aumenta (menor altitud de densidad), aumenta la

performance de las aeronaves y a la inversa, a medida

que disminuye la densidad del aire (mayor altitud de

densidad), disminuye el rendimiento de la aeronave.

Una disminucin en la densidad del aire significa una

mayor altitud de densidad; un aumento de la densidad

del aire significa una altitud de densidad ms baja. La

altitud de densidad se utiliza en el clculo del

rendimiento de la aeronave, ya que bajo condiciones

atmosfricas normales, el aire en todos los niveles en la

atmsfera no slo tiene una densidad especfica, su

altitud de presin y la altitud de densidad identifican al

mismo nivel.

El clculo de la altitud de densidad implica laconsideracin de la presin (altitud de presin) y la

temperatura. Puesto que los datos de performance de las

aeronaves en cualquier nivel se basan en la densidad del

aire en condiciones estndar, estos datos se aplican a

cada nivel de densidad del aire que puede no ser

idntica a la indicacin del altmetro. En condiciones

mayores o menores que el estndar, estos niveles no se

pueden determinar directamente del altmetro.

La altitud de densidad se determina en primer lugar

encontrando la altitud de presin, y luego corregir estaaltitud con las variaciones de temperatura reales. Dado

que la densidad vara directamente con la presin, e

inversamente con la temperatura, una altitud de presin

dada puede existir para un amplio rango de temperatura,

si permitimos variar la densidad. Sin embargo, una

densidad conocida ocurre para cualquier temperatura y

altitud de presin. La densidad del aire tiene un efecto

marcado en el rendimiento de los aviones y motores.

Independientemente de la altitud real en que la

aeronave est operando, el desempeo ser como si

volara a una altura igual a la altitud de densidad

existente.

La densidad del aire se ve afectada por los cambios de

altitud, temperatura y humedad. Una altitud de densidad

alta se corresponde al aire poco denso, mientras que la

altitud de densidad baja corresponde al aire denso. Las

condiciones que dan lugar a una altitud de densidad alta

son elevaciones altas, bajas presiones atmosfricas,

altas temperaturas, alta humedad, o alguna combinacin

de estos factores. Las elevaciones ms bajas, altas

presiones atmosfricas, bajas temperaturas y baja

humedad son indicativos de altitud de densidad baja.

Efecto de la presin sobre la densidad

Como el aire es un gas, puede ser comprimido o

expandido. Cuando el aire se comprime, una mayor

cantidad de aire ocupa un determinado volumen. Por el

contrario, cuando la presin en un determinado

volumen de aire disminuye, el aire se expande y ocupa

un espacio mayor. A una presin ms baja, la columna


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3-4

de aire original contiene una masa de aire menor. La

densidad decrece porque la densidad es directamente

proporcional a la presin. Si se duplica la presin, la

densidad se duplica; si la presin baja, la densidad baja.

Esto es cierto slo a una temperatura constante.

Efecto de la temperatur a sobre la densidad

Incrementando la temperatura de una sustanciadisminuye su densidad. Por el contrario, disminuyendo

la temperatura se incrementa la densidad. Por lo tanto,

la densidad del aire vara inversamente con la

temperatura. Esto es cierto slo a presin constante.

En la atmsfera, la temperatura y la presin disminuyen

con la altura, y tienen efectos contrarios de la densidad.

Sin embargo, la cada ms rpida de la presin con la

altitud por lo general tiene efecto dominante. Por lo

tanto, los pilotos pueden esperar una disminucin de la

densidad con la altitud.

Efecto de la humedad en la densidad

Los prrafos anteriores se refieren al aire perfectamente

seco. En realidad, nunca est completamente seco. La

pequea cantidad de vapor de agua suspendida en la

atmsfera puede ser casi insignificante en ciertas

condiciones, pero en otras condiciones la humedad

puede ser un factor importante en el rendimiento de un

avin. El vapor de agua es ms liviano que el aire y, en

consecuencia, el aire hmedo es ms liviano que el aire

seco. Por lo tanto, a medida que el contenido de aguadel aire aumenta, el aire se vuelve menos denso,

incrementndose la altitud de densidad y disminuyendo

de rendimiento. Es ms liviano o menos denso cuando,

en determinadas condiciones, contiene la mxima

cantidad de vapor de agua.

La humedad, tambin llamada humedad relativa, se

refiere a la cantidad de vapor de agua contenido en la

atmsfera, y se expresa como un porcentaje de la

cantidad mxima de vapor de agua puede contener el

aire. Esta cantida

manual phak piloto faa

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