En esta respuesta de Aviation SE Según mi experiencia personal, los aviones suelen frenarse mientras los motores alcanzan su máxima potencia antes del despegue. Intuitivamente, al menos para mí, esto es difícil de explicar. Dada la formidable potencia de los motores a reacción, especialmente de los aviones militares, ¿por qué es posible? ¿Por qué no se rompe algo o por qué el avión no derrapa por la pista con las ruedas bloqueadas y los neumáticos humeantes? Por ejemplo, no es tan difícil hacer patinar las ruedas de un coche parado, o viceversa, pisar a fondo los frenos de un coche en movimiento y romper la adherencia entre el neumático y la superficie de la carretera.
Respuestas
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¿Por qué no se rompe algo, o por qué el avión no por la pista, con las ruedas bloqueadas y los neumáticos humeantes?
Básicamente, los aviones a los que estás acostumbrado simplemente no tienen tanto empuje, sobre todo en comparación con la fuerza necesaria para frenar bruscamente.
Un ejemplo: un avión comercial suele tener un tiempo de despegue de 30 a 35 segundos y una velocidad de despegue de 120 a 140 nudos (70 m/seg). La aceleración a viene dada por $$a = \frac{\Delta v}{\Delta t} = \frac{70}{35} = 2 \text{m/sec}^2 = 0.2 \text{ gs}$$ Aunque esto es respetable, implica que, para un despegue estático, el coeficiente de fricción del freno debe ser superior a 0,2, y eso no es nada difícil de conseguir.
Los aviones militares (cazas, sobre todo) necesitan mayores prestaciones, por supuesto, y una relación empuje-peso superior a uno es posible. El despegue estático de un avión tan brioso sería problemático, ya que requeriría neumáticos con coeficientes de fricción superiores a uno. Sin embargo, los cazas con base en tierra no suelen realizar despegues estáticos, mientras que los cazas con base en portaaviones sí. Pero los aviones de portaaviones están enganchados a catapultas, y los frenos no son el factor dominante.
Floris
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Si aplicas los frenos delanteros y luego aumentas el empuje a lo largo de una línea que está a cierta distancia del suelo, aumentas la fuerza descendente sobre la rueda de morro. Esto ayuda a evitar el derrape, aunque no sería suficiente si el empuje fuera suficientemente grande.
Puedes calcularlo con un simple diagrama:
He dibujado el caso límite en el que el empuje del motor es lo suficientemente grande como para hacer que el avión "vuelque" sobre la rueda de morro - nótese que he hecho las ruedas bastante altas para tener una visión más clara de los ángulos. Para llegar a este punto, el motor tendría que tener un empuje mayor que el peso del avión en una proporción dada por $\frac{d}{h}$ donde $d$ es la distancia horizontal desde el centro de masa del avión hasta el punto de contacto de la rueda de morro.
Ahora bien, el avión puede empezar a derrapar antes, pero suponiendo que tengamos neumáticos con un coeficiente de fricción bastante alto (alrededor de 0,7 parece razonable para una superficie seca ), entonces puedes soportar una buena fracción del peso del avión en empuje antes de que derrape. Y cuando un avión está parado, puede que no desarrolle todo el empuje del que es capaz el motor en vuelo, ya que está limitado en la cantidad de aire que puede tomar (incluso si fuera capaz de crear un vacío perfecto en la admisión del motor, estaría limitado en el flujo de aire por el hecho de que la presión atmosférica tiene que empujar el aire hacia el motor. Una vez que has cogido mucha velocidad, el aire viene hacia ti a gran velocidad y, por lo tanto, hay más aire que mover, y puedes desarrollar un mayor empuje. Por otro lado, hay que acelerar el aire a mayor velocidad para conseguir un aumento neto del empuje, y eso compensa un poco las cosas, así que "depende" de los detalles del diseño. Véase, por ejemplo este artículo sobre el rendimiento de los motores a reacción ).
En cualquier caso, puedes suponer que el motor, aunque esté revolucionado, probablemente no esté funcionando al máximo empuje; pero puede ser importante que alcance la temperatura antes de exigir el máximo rendimiento, ya que las holguras entre los álabes de la turbina y la pared del motor están estrechamente controladas y optimizadas para cuando el motor está "a temperatura". Al acelerar lentamente el motor, se evita un choque térmico masivo y se prolonga su vida útil, aunque no funcione al 100% de empuje.
Así que aunque el motor chille, no vas a derrapar, volcar o romper el avión.
