FUNDAMENTOS DEL VUELO

Los fundamentos del vuelo
 
Es muy importante que sepamos los conceptos básicos del vuelo, lo describiré brevemente y solo a modo informativo.

El diagrama muestra cuales son algunos de los componentes básicos que intervienen en una sección de ala. Estos términos son los más comunes en aeromodelismo.
Costillas .- La sección transversal del ala.
Ángulo de ataque .- El ángulo entre la cuerda alar y la dirección relativa de vuelo.
Cuerda alar .- La línea que va desde el borde de ataque al borde de salida.
Dirección de vuelo .- La dirección relativa del ala respecto al aire
Borde de ataque .- El borde más delantero del ala
Borde de salida .- El borde posterior del ala
Hay cuatro (4) fuerzas primarias que actúan en un avión en vuelo: sustentación, peso, impulso y resistencia. El impulso es la fuerza aplicada por la combinación de motor y hélice que actúan para tirar del avión hacia delante. Resistencia es la fuerza contra el avión por el rozamiento del aire contra las superficies. El peso es provocado por las fuerzas de gravedad. Para obtener una velocidad constante, el impulso y la resistencia deben ser iguales. Para poder mantener una altura constante, el peso y la sustentación deben de ser iguales.

Las partículas de aire al pasar por la parte superior del ala (extradós), recorre mas distancia debido al perfil de la misma y por lo tanto aumentan su velocidad (efecto Venturi) y disminuye su presión (efecto Bernoulli), las partículas que pasan por debajo, al no verse afectadas por su perfil, mantienen sus valores, en consecuencia se origina una disminución de presión entre ambas (las partículas de arriba se apoyan menos, ejercen menos presión, “pesan” menos que las partículas de abajo) por lo tanto se origina una fuerza hacia arriba llamada FUERZA AERODINÁMICA.
Se podría decir que sobre el perfil aerodinámico se origina como una “VENTOSA” que lo mantiene “COLGADO”, esta ventosa permanece constante y será mayor cuanta mayor sea la diferencia de velocidad de ambas partículas de aire (superiores o inferiores).

El avión dispone de tres (3) ejes fundamentales: el eje de guiñada o eje vertical controlados por el timón, el eje de cabeceo o eje lateral controlado por el timón de profundidad, y el eje de balanceo o eje longitudinal controlados por los alerones. El avión puede girar sobre un eje individualmente o sobre una combinación de ellos dependiendo de la dirección del movimiento y los mandos.
Cuando el timón de dirección se mueve a la derecha, el avión girara a la derecha sobre el eje de guiñada y viceversa. Cuando el timón de profundidad sube, el avión ascenderá levantando el morro girando sobre el eje de cabeceo. Los alerones giran al mismo tiempo pero en direcciones opuestas. Cuando el alerón izquierdo sube y el derecho baja, al avión girara a la izquierda sobre el eje de balanceo y viceversa.

El entrenador básico
La primera vez que nos acercamos a un campo de vuelo y observamos el vuelo de grandes aviones, construidos a escala respecto a modelos originales, con todo lujo de detalles, con un sonido y vuelo tan real que viendo sus evoluciones en el aire no somos capaces de distinguir si es un avión a tamaño real, quedamos tan sorprendidos de lo que podemos hacer nosotros mismos que lo primero que se nos ocurre es un modelo igual, la Bucker, el Heinkel, una Stampe, la apreciada Sopwith, Waco, Piper Cup......pero estamos ante nuestro primer error, todos esos pilotos que desarrollan en el aire esas que hacen de un campeonato de maquetas algo único, han pasado por una serie de etapas fundamentales e imprescindibles sin las cuales seria imposible su participación en las grandes pruebas, además esos aviones no son los adecuados para comenzar.
¿ Cómo debemos empezar? Pues la respuesta es simple y contundente: Debemos comenzar con un entrenador, un entrenador es un avión de construcción elemental, de ala alta, con una generosa superficie alar y con diedro o ángulo que forman las semialas en su intersección. Todas estas características hacen de este avión que tenga un vuelo tranquilo y que evolucione en el aire de forma que responda a nuestros mandos de manera adecuada, esto es, vuelo lento a baja velocidad y estabilidad sobre todo en nuestros giros, todo esto hace del entrenador de ala alta el avión mas adecuado para comenzar.

Diagrama de un entrenador básico y sus partes
Alerones .- La porción móvil del ala que provoca un giro sobre el eje
Longitudinal .
Morro .- La parte del fuselaje que cubre el motor.
Motor .- Elemento mecánico que junto con la hélice proporciona al avión.
que avance.
Timón de Profundidad .- La porción móvil del estabilizador vertical, provoca al avión un
giro sobre el eje de cabeceo.
Timón .- Propiamente conocido como estabilizador vertical, proporciona
estabilización sobre el eje de guiñada.
Fuselaje .- El cuerpo principal del avión.
Tren de aterrizaje .- La estructura de apoyo de un avión, tren de aterrizaje y ruedas.
Hélice .- Elemento que proporciona el impulso del avión.
Timón de dirección .- La porción móvil del estabilizador vertical que causa al giro sobre el eje de guiñada.
Cono .- Cubre el morro justo donde acaba la hélice.
Estabilizador .- Propiamente conocido como estabilizador horizontal que
proporciona estabilización sobre el eje de balanceo.
Ala .- Las superficies horizontales que proporcionan las fuerzas de
sustentación.
Hay una serie de criterios que un entrenador debe cumplir para que resulte idóneo para la enseñanza.
Ala alta.- Un modelo de ala alta es mucho más estable que una de ala baja y tendera menos al balanceo o efecto péndulo. El peso del avión esta debajo del ala (su centro de gravedad C.G.), por lo que el fuselaje tiende a estabilizarse hacia abajo como si de un péndulo se tratase para igualar fuerzas.
Perfil de ala cóncavo-convexo.- La sección transversal del ala o lo que es lo mismo, su perfil, debe ser plano-convexo, esto es plano por debajo y curva (convexa) por arriba, este tipo de perfil tiene unas características de vuelo idóneas para el principiante y va a hacer que el avión vuele de manera más estable.
Diedro.- El ala debe tener algún diedro. Es decir, si colocamos el ala sobre una superficie plana y la mantenemos en equilibrio, los bordes de las mismas o marginales formaran con la horizontal un ángulo determinado (diedro). El propósito del diedro es intentar igualar las fuerzas, por lo tanto tendera a llevar las alas a su posición horizontal cuando estas no estén alineadas con la horizontal, efecto este que se acrecienta a mayor diedro, aunque resta agilidad al avión, se dice que un avión con estas características tiene un vuelo “pavo”.
Alas proporcionadas.- La proporción de la longitud de ala, debe ser por lo menos 5 ½ veces la anchura o cuerda alar.
Cuerda alar constante.- La ancha del ala debe ser la misma desde el centro de las mismas a sus extremos. Esto disminuye el peso del avión uniformemente a toda el ala.
Carga alar baja.- El peso del modelo dividido por el área del ala, debe tener unos valores mínimos. Esto hace que el avión vuelo sin entrar en perdida bajas velocidades, situación esta importante sobre todo a la hora del aterrizaje.
Tamaño moderado.- La mayoría de los entrenadores están diseñados para motores de entre .15 a .60 (pulgadas cúbicas). Los más pequeños son más susceptibles a los efectos del viento y normalmente su carga alar es mas elevada debido al peso. Los aviones de mayor tamaño son más fáciles de volar pero más complicados de transportar. La mayoría de los entrenadores están diseñados para motores de .25 y .40 p.c.
Estructura compacta.- Su estructura debe ser muy compacta para resistir los pequeños golpes del principiante, al mismo tiempo deben estar construidos en materiales que sean fáciles de reparar.
El entrenador que cumpla estas características dará al principiante las garantías suficientes para convertirse en un avión apto para el aprendizaje.
Existen en el mercado multitud de entrenadores pero no todos reúnen las características antes descritas, algunos resultan demasiado “nerviosos” o poco estables. También los tienes de construcción clásica, todo palitos o los novedosos Ready To Fly ( Listos para volar/ (ARF).
Incluso las principales tiendas incluyen un conjunto de iniciación que incluye todo lo necesario para comenzar, avión, emisora, motor, etc.
Mi opinión personal, basada en mi experiencia es la de comprar un avión de construcción clásica, esto te aporta muchas ventajas y un solo inconveniente, las ventajas son el control absoluto de su construcción, el coste del material es menor que un Ready to fly, en caso de rotura podrás rehacer las piezas rotas con mayor facilidad, disponibilidad de planos, etc., el único inconveniente es que tardaras mas en la construcción, pero esto no será un inconveniente si disfrutas de la construcción tanto como del vuelo, dos hechos unidos siempre al aeromodelista.
A continuación reseñamos una lista de los entrenadores que más se ven en los campos de vuelo, no tenemos interés por ninguna marca o fabricante en especial y en general cualquier entrenador de iniciación hoy día tiene calidad suficiente.

DISTINTOS APARATOS VOLADORES

Aparatos voladores distintos

GLOBO AEROSTÁTICO
Es una aeronave aerostática no propulsada.Está compuesto por una bolsa que encierra una masa de gas más ligero que el aire y de ahí que se conozcan popularmente como globo. En la parte inferior de esta bolsa puede ir una estructura sólida llamada barquilla o se le puede "atar" cualquier tipo de cuerpo, como por ejemplo un sensor.
Como no tienen ningún tipo de propulsor, los globos aerostáticos se "dejan llevar" por las corrientes de aire, aunque sí hay algunos tipos que pueden controlar su elevación.

DIRIGIBLE
Un dirigible es un aerostato autopropulsado y con capacidad de maniobra para ser manejado como una aeronave. La sustentación aerostática se logra por depósitos llenos de un gas menos denso que la atmósfera circundante. Difiere de la sustentación aerodinámica, obtenida mediante el movimiento rápido de un ala, como en el ala de un aeroplano o las aspas de un helicóptero.
Fue el primer artefacto volador capaz de ser controlado en un vuelo largo. Su uso principal ocurrió aproximadamente entre 1900 y la década de 1930, para disminuir sucesivamente cuando sus capacidades fueron superadas por la de los aeroplanos y, además, después de sufrir varios accidentes. Actualmente se los utiliza en una serie de aplicaciones secundarias, especialmente publicidad.







PLANEADOR
Un planeador es un aerodino (aeronave más pesada que el aire), de notable superficie alar no motorizado. Sus fuerzas de sustentación y traslación provienen únicamente de la resultante general aerodinámica al igual que las de los demás planeadores como parapentes y alas deltas. Compartiendo con ellos la práctica del vuelo libre este tipo de aeronaves se emplea en el deporte del vuelo delta, aunque también ha sido usado para otros propósitos, p. ej. militares o de investigación.






AVIÓN
Avión, también llamado aeroplano, es un aerodino de ala fija, o aeronave con mayor densidad que el aire, provisto de alas y un espacio de carga capaz de volar, impulsado por uno o más motortes. Los aeroplanos incluyen a los monoplanos, biplanos y triplanos. Los aeroplanos sin motor se han mantenido desde los inicios de la aviación para aviación deportiva y en la segunda guerra mundial para transporte de tropas, se llaman planeadores o veleros.

HELICÓPTERO
Es una aeronave sustentada y propulsada por uno o más rotores horizontales, cada uno formado por dos o más palas. Los helicópteros están clasificados como aeronaves de alas giratorias, para distinguirlos de las aeronaves de ala fija, porque los helicópteros crean sustentación con las palas que rotan alrededor de un eje vertical.
Su principal ventaja es que viene dada por el rotor, que proporciona sustentación sin que la aeronave se esté desplazando, lo que permite realizar despegues y aterrizajes verticales sin necesidad de pista. Por esta razón, los helicópteros se usan a menudo en zonas donde los aviones no pueden despegar o aterrizar. La sustentación del rotor también hace posible que el helicóptero pueda mantenerse volando en una zona de forma mucho más eficiente de la que podría otra aeronave de despegue y aterrizaje verticales, y pudiendo realizar tareas que una aeronave de ala fija no podría.
 

PARACAÍDAS

El paracaídas es un artefacto diseñado para frenar las caídas mediante la resistencia generada por él mismo al atravesar el aire, logrando una velocidad de caída segura y constante. Existe también otro tipo de paracaídas destinado a crear una desaceleración al cuerpo al que están sujetos. Se utilizan, en la mayoría, en algunas aeronaves que tienen una velocidad de aterrizaje muy elevada, en donde la pista no ofrece la suficiente superficie para que el vehículo se detenga de manera convencional. También es utilizado en ciertos artefactos experimentales o en los famosos "dragsters" de carreras.

 

ALA DELTA

El ala delta o aerodeslizador es un mecanismo construido para planear y realizar vuelos sin motor. El despegue y aterrizaje son a baja velocidad, por lo que es posible realizarlos a pie.

El ala delta se sirve de una superficie de tela muy amplia, con forma de delta, y parte de lugares elevados para planear.

El ala delta se compone de una vela sustentada en una estructura de aluminio o titanio en cuyo centro va suspendido el piloto por medio de un arnés y normalmente adopta una posición de tendido, dirigiendo el ala delta por medio de cambios de posición. 

PRIMERAS MAQUINAS VOLADORAS

Se sabe que alrededor del año 400 a. C., Arquitas de Tarento, un estudioso de la Antigua Grecia, construyó un artefacto de madera que él mismo bautizó con el nombre de "Peristera" (en griego: Περιστέρα, "Paloma"), que tenía forma de ave y era capaz de volar a unos 180 metros de altura. Utilizaba un chorro de aire para alzar el vuelo, pero no se tiene constancia de qué era lo que producía ese chorro. El objeto volador se amarraba mediante unas cuerdas que permitían realizar un vuelo controlado hasta que el chorro de aire terminaba. Este artefacto de madera probablemente fue la primera máquina voladora capaz de moverse por medios propios.

La linterna de Kong Ming, precursora del globo aerostático, era conocida en China desde la antigüedad. Su invención se atribuye al general Zhuge Liang, y fueron usadas para asustar a las tropas enemigas. Sobre el año 300 a. C. los chinos inventaron la cometa, que se considera un tipo de planeador, y desarrollaron técnicas para hacerla volar en el aire. Siglos después, en el año 559 hay documentados vuelos de seres humanos usando cometas. El emperador Gao Yang experimentó con prisioneros, entre los que se encontraba Yuan Huangtou, hijo del anterior emperador, Yuan Lang. Les ordenó lanzarse desde lo alto de una torre, y Yuan Huangtou planeó hasta sobrepasar las barreras de la ciudad, aunque poco después moriría ejecutado.

En el año 852, el andalusí Abbás Ibn Firnás, se lanzó desde el minarete de la Mezquita de Córdoba con una enorme lona para amortiguar la caída, sufriendo heridas leves, pero pasando a la historia como el precursor de los modernos paracaídas. En el 875, contando con 65 años de edad, Ibn Firnás se hizo confeccionar unas alas de madera recubiertas de tela de seda que había adornado con plumas de rapaces. Con ellas se lanzó desde lo alto de una colina, y logró permanecer en el aire durante un breve espacio de tiempo, aunque hay relatos que afirman que voló durante más de diez minutos. El aterrizaje resultó muy violento y Abbás Ibn Firnás se fracturó las dos piernas, pero consideró que la experiencia había sido un éxito, al igual que la gran multitud de personas que lo observaron.

Diseños de máquinas voladoras realizados por Leonardo da Vinci.

Este vuelo sirvió de inspiración para Eilmer de Malmesbury, un monje benedictino, que más de un siglo después, hacia el año 1010, recorrió más de 200 metros en el aire, sobre un aparato similar al de Abbás Ibn Firnás.
En el 1290, Roger Bacon, un monje inglés, escribió que el aire, al igual que el agua, tenía algunas características propias de los sólidos. Bacon estudió las ideas de Arquímedes relacionadas con la densidad de los elementos, y llegó a la conclusión de que si las personas pudieran construir una máquina que tuviese las características adecuadas, el aire podría soportar esa máquina, al igual que el mar soporta un navío.
Muy probablemente fue el artista e inventor italiano Leonardo da Vinci la primera persona que se dedicó seriamente a proyectar una máquina capaz de volar. Da Vinci diseñó planeadores y ornitópteros, que usaban los mismos mecanismos usados por los pájaros para volar, a través de un movimiento constante de las alas para arriba y para abajo. Sin embargo, nunca llegó a construir tales máquinas, pero sus diseños se conservaron, y posteriormente, ya en el siglo XIX y siglo XX, uno de los planeadores diseñados por Leonardo da Vinci fue considerado digno de atención. En un estudio reciente, se creó un prototipo basado en el diseño de ese mismo planeador, y de hecho, el aparato era capaz de volar. No obstante, al interpretar el diseño del planeador, se aplicaron algunasprimeras maquinas voladoras ideas modernas relacionadas con la aerodinámica. Aun así, este diseño es considerado como el primer esbozo serio de una aeronave.

ORIGENES DE LA AVIACION

La historia de la aviación se remonta al día en el que el hombre prehistórico se paró a observar el vuelo de las aves y de otros animales voladores. El deseo de volar está presente en la humanidad desde hace siglos, y a lo largo de la historia del ser humano hay constancia de intentos de volar que han acabado mal. Algunos intentaron volar imitando a los pájaros, usando un par de alas elaboradas con un esqueleto de madera y plumas, que colocaban en los brazos y las balanceaban sin llegar a lograr el resultado esperado.¹Muchas personas decían que volar era algo imposible para las capacidades de un ser humano. Pero aun así, el deseo existía, y varias civilizaciones contaban historias de personas dotadas de poderes divinos, que podían volar. El ejemplo más conocido es la leyenda de Ícaro y Dédalo, que encontrándose prisioneros en la isla de Minos, se construyeron unas alas con plumas y cera para poder escapar. Ícaro se aproximó demasiado al Sol y la cera de las alas comenzó a derretirse, haciendo que se precipitara en el mar y muriera.² Esta leyenda era un aviso sobre los intentos de alcanzar el cielo, semejante a la historia de la Torre de Babel en la Biblia, y ejemplifica el deseo milenario del hombre de volar.

La historia moderna de la aviación es compleja. Durante siglos se dieron tímidos intentos por alzar el vuelo, fracasando la mayor parte de ellos, pero ya desde el siglo XVIII el ser humano comenzó a experimentar con globos aerostáticos que lograban elevarse en el aire, pero tenían el inconveniente de no poder ser controlados. Ese problema se superó ya en el siglo XIX con la construcción de los primeros dirigibles, que sí permitían su control. A principios de ese mismo siglo, muchos investigaron el vuelo con planeadores, máquinas capaces de sustentar el vuelo controlado durante algún tiempo, y también se comenzaron a construir los primeros aeroplanos equipados con motor, pero que, incluso siendo impulsados por ayudas externas, apenas lograban despegar y recorrer unos metros. No fue hasta principios del siglo XX cuando se produjeron los primeros vuelos con éxito.

 El 17 de diciembre de 1903 los hermanos Wright se convirtieron en los primeros en realizar un vuelo en un avión controlado,³ no obstante algunos afirman que ese honor le corresponde aAlberto Santos Dumont, que realizó su vuelo el 13 de septiembre de 1906.⁴A partir de entonces, las mejoras se fueron sucediendo, y cada vez se lograban mejoras sustanciales que ayudaron a desarrollar la aviación hasta tal y como la conocemos en la actualidad. Los diseñadores de aviones se siguen esforzando en mejorar continuamente las capacidades y características de estos, tales como su autonomía, velocidad, capacidad de carga, facilidad de maniobra o la seguridad, entre otros detalles. Las aeronaves han pasado a ser construidas de materiales cada vez menos densos y más resistentes. Anteriormente se hacían de madera, en la actualidad la gran mayoría de aeronaves emplea aluminio y materiales compuestos como principales materias primas en su producción.⁵ Recientemente, los ordenadores han contribuido mucho en el desarrollo de nuevas aeronaves.