Algo que me he estado preguntando durante mucho tiempo:
¿En qué momento del vuelo se produce el mayor estrés en un avión? ¿Es durante el despegue, el aterrizaje o durante las turbulencias (ligeras/moderadas/graves)?
Con "tensión" me refiero a la carga aplicada a la estructura del avión.
Respuesta corta: cuando hay una turbulencia severa, ya que la estructura de arrastre del ala tiene que soportar el peso del avión más una gran cantidad de fuerzas de torsión de aceleración/deceleración.
Respuesta larga: Depende del avión y de lo que haga.
Una aeronave militar y un vehículo aéreo no tripulado tendrán que apoyar a las fuerzas pesadas durante las maniobras de alta velocidad. A altas velocidades, también hay que tener en cuenta las ondas de choque y las altas diferencias de temperatura.
Aterrizaje - el estrés es mayor para el piloto, porque no puede permitirse ir demasiado rápido/demasiado lento, o demasiado alto/demasiado bajo.
Despegue: el mayor esfuerzo se produce en los motores. Están a plena potencia y tienen que elevar un avión pesado lo más alto posible en el menor tiempo posible.
Crucero: el estrés es mayor en el fuselaje cuando se encuentran corrientes de aire ascendentes/descendentes a velocidad de crucero (aire agitado). Míralo de esta manera, cada avión en vuelo nivelado, para un peso y configuración específicos (flaps, etc.) tiene un velocidad de parada . Esa es la velocidad más lenta a la que puede soportar su propio peso. Si va al doble de esa velocidad, puede soportar cuatro veces su propio peso (y los pasajeros sentirán 4G, y también puede ir en negativo). Si va a tres veces esa velocidad, en principio sus alas podrían soportar nueve veces su propio peso si fueran lo suficientemente fuertes . Normalmente no son lo suficientemente fuertes, y se romperán en su lugar, si encuentran una corriente ascendente o descendente lo suficientemente fuerte. Por eso, todos los aviones tienen una velocidad determinada, bastante baja, llamada "velocidad de maniobra", a la que reducen la velocidad si tropiezan estúpidamente con una célula de tormenta. A esa velocidad, no hay ninguna corriente de aire ascendente o descendente que pueda causar daños estructurales. Técnicamente, es la velocidad a la que las máximas desviaciones de control no pueden causar daños estructurales. ¿Recuerdas el accidente en Far Rockaway NY? El piloto arrancó la aleta de cola por pisar demasiado fuerte los pedales del timón de un lado a otro.
En cambio, los cazas militares y los aviones acrobáticos están construidos para realizar giros de alta gravedad (12G es posible). Como puedes ver, dado que la sustentación disponible es proporcional a la velocidad al cuadrado, no es nada difícil ir lo suficientemente rápido como para conseguir ese tipo de sustentación.
Además, no hay que olvidar que un avión de pasajeros es una botella de aire presurizado, para volar a gran altura con comodidad para los pasajeros. Pasa de no presurizado a presurizado cada vez que sube a la altitud de crucero y vuelve. Se sabe que esto provoca grietas por fatiga del metal, lo que ha provocado algunos accidentes.
El mayor esfuerzo del cigüeñal se produce durante el despegue. El mayor esfuerzo en las piezas alternativas se produce en una situación de baja potencia, cuando la carga aerodinámica en la hélice gira más rápido de lo que lo haría el ajuste de potencia. O, dicho de otro modo, cuando el avión empuja la hélice. Dado que los fallos de las piezas recíprocas son más comunes que los fallos del cigüeñal, son los planeos rápidos y las reducciones rápidas de potencia las que ponen la potencia del motor por debajo de lo necesario para la velocidad del aire en la que te encuentras.
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