Miguel del Cura Antonio Fernández SEGUNDA EDICION 1992 Prólogo El aprendizaje de vuelo se realiza progresivamente, empezando de cero y hasta al­ canzar un nivel adecuado de conocimientos. En este proceso es importante la claridad y objetividad, y por supuesto, la dedicación del instructor hacia el alumno. Se puede volar con absoluta seguridad durante todo el año, pero prestando una cui­ dadosa atención a las condiciones de vuelo. La seguridad en vuelo y la confianza en uno mismo se adquiere con el conocimiento de nuestras propias limitaciones, y por supuesto, las limitaciones del ultraligero. El afán en adquirir conocimientos amplía estas limitaciones, pero siempre dentro de un margen de seguridad. En la atmósfera, las condiciones pueden variar con gran rapidez, creando problemas al piloto que únicamente vuela en condiciones de absoluta calma, pero no a aquél que se ha molestado en ampliar su capacidad de vuelo y conocimiento del medio en que se desenvuelve. En el aire existe total libertad para moverse en cualquier dirección, y especialmente los ultraligeros, que son capaces de aterrizar en los sitios más inverosímiles, condicio­ nados únicamente por la climatología del lugar. Utilizan una navegación básica y sim­ ple, basándose el vuelo principalmente en las sensaciones que capta el piloto, consi­ guiéndose una total unión de hombre y máquina. LOS AUTORES Indice Prólogo ............................................................................................................................. 7 AERODINAMICA PERFIL ALAR ........................................................................................................... 13 Viento relativo. Angulo de ataque (14). TEORIA DE LA SUSTENTACION ........................................................................... 15 Teorema de Bernouilli (15). Efecto Venturi (16). Fuerza aerodinámica. Sustentación. Resistencia inducida (19). Centro de presiones (20). Capa límite (21). Peso o gravedad (23). Centro de gravedad. Empuje o trac­ ción. Resistencias parásitas (24). Resistencia total. Fuerzas en vuelo recto y nivelado (25). Fuerzas en un viraje (26). EL ALA ..................................................................................................................... 26 Superficie alar. Angulo flecha (27). Envergadura. Diedro. Torsión del ala (28). Torbellinos de punta de ala (29). Carga alar (30). Coeficiente de planeo. Rendimiento aerodinámico del ala. Factores que afectan a la sus­ tentación del ala (31). TRAYECTORIA DE VUELO ................................................................................... 32 LOS EJES DE GIRO ................................................................................................ 32 Eje longitudinal. Eje lateral (32). Eje vertical (33). ESTABILIDAD .........................................................................................■........ 33 Estabilidad dinámica. Estabilidad estática (33). Estabilidad positiva. Esta­ bilidad negativa o inestabilidad. Estabilidad neutra (34). Estabilidad late­ ral. Estabilidad direccional (35). Estabilidad longitudinal (36). MANDOS DE CONTROL DE VUELO ................................................................. 38 Alerones (38). Spoilers o disruptores (39). Timón de profundidad. Timón de dirección (40). Compensadores (41). HIPERSUSTENT ADORES ..................................................................................... 41 Flaps (41). Slats o ranuras del borde de ataque (42). MANDO DE LOS ULTRALIGEROS ..................................................................... 42 Mando a tres ejes (42). Mando a dos ejes. Mando por desplazamiento de peso (43). 9 INDICE INDICE LA PERDIDA ........................................................................................................ 44 COMO REALIZAR UN VIAJE LARGO EN ULTRALIGERO ..................... 129 Distintos ángulos de ataque. Cuatro síntomas de pérdida (44). Cómo NAVEGACION Y CARTOGRAFIA .................................................................. 131 recuperar la pérdida (45). Meridianos (131). Paralelos. Latitud (132). Longitud. Coordenadas de un EL FACTOR DE CARGA .................................................................................... 45 punto (133). Velocidad (134). Dirección. Distancia. Cómo hallar la dis­ Resistencia estructural (47). Factor de carga en los virajes (47). Factor de tancia (135). carga en las pérdidas (48). Factor de carga en las turbulencias (50). METEOROLOGIA COMPONENTES DEL ULTRALIGERO ATMOSFERA ...................................................................................................... 137 Composición de la atmósfera (137). Capas de la atmósfera. Atmósfera EL MOTOR ............................................................................................................ 51 estándar (138). Circulación atmosférica (139). Efecto del sol sobre la El carburador (54). Alimentación. Refrigeración (55). Lubricación o atmósfera (140). engrase (56). Sistema de encendido (57). Combustible en el motor (59). LA TEMPERATURA .......................................................................................... 140 LA HELICE ............................................................................................................. 59 Gradiente vertical de temperatura (140). Inversión térmica. Líneas isoter­ FUSELAJE ............................................................................................................. 63 mas (141). TREN DE ATERRIZAJE ...................................................................................... 63 DENSIDAD .......................................................................................................... 141 Densidad-presión. Densidad-altura. Densidad-temperatura. Prestaciones INSTRUMENTOS ................................................................................................ 64 del avión (142). Instrumentos basados en la medición de presión. Anemómetro (65). Altí­ metro (67). Variómetro (68). Instrumentos giroscópicos. Otros instrumen­ PRESION ATMOSFERICA .............................................................................. 143 tos. Brújula magnética (69). La variación o declinación (70). La desvia­ Marea barométrica (143). Líneas isobáricas. Gradiente horizontal de pre­ ción (71). sión (144). Variación de la presión con la altura y temperatura (145). Altas presiones (anticiclones) (146). Bajas presiones (ciclones) (147). TECNICA DE VUELO Ciclones y anticiclones térmicos (148). Gota fría. Baja presión orográfica PROCEDIMIENTOS EN TIERRA ...................................................................... 73 (149). DENSIDAD DEL AIRE ......................................................................................... 76 EL VIENTO ........................................................................................................... 150 Brisa marina (151). Ráfaga. Turbulencia mecánica (152). Turbulencia DESPEGUE ............................................................................................................ 78 orográfica. Onda de montaña (153). Cizalladura (154). Velocidades de ascenso (82). Despegue con viento cruzado (83). LA HUMEDAD ................................................................................................. 154 VUELO ................................................................................................................... 86 Humedad absoluta. Humedad relativa. Presión o tensión de vapor (155). Las turbulencias (91). Efecto tierra o suelo. Vuelo con viento (94). Vuelo Precipitaciones. Punto de rocío. Escarcha (156). Vapor de agua-densidad con ráfagas de viento (96). Localización de la dirección del viento (97). (157). Vuelo sobre colinas y montañas (99). Barlovento (101). Sotavento (102). LAS NUBES ......................................................................................................... 157 VIRAJES ............................................................................................................... 104 Nivel de condensación (157). Nubes frontales. Nubes de turbulencia. Viraje en “tres ejes” (105). Viraje en “dos ejes”. Viraje en “desplaza­ Nubes de convección (158). Nubes de advección. Nubes orográficas (159). miento de peso” (106). Virajes con viento (107). TIPOS DE NUBES .............................................................................................. 160 ATERRIZAJE ....................................................................................................... 109 Cirros (161). Cirro-estratos. Cirro-cúmulos (162). Alto-estratos. Alto­ Aterrizaje con viento (115). Aterrizaje con viento cruzado (116). cúmulos (163). Estratos. Estrato-cúmulo (164). Nimbo-estratos. Cúmulos. Cúmulo-nimbos (165). LOS TRAFICOS .................................................................................................... 117 Prioridades para aterrizar (118). NIEBLAS .............................................................................................................. 166 Neblina. Calima (167). TERMICA .............................................................................................................. 119 VISIBILIDAD ....................................................................................................... 167 EMERGENCIAS .................................................................................................. 123 Parada de motor (124). Parada del motor en el despegue (126). TORMENTAS ...................................................................................................... 167 Etapa de desarrollo. Etapa de madurez (168). Etapa de disipación (169). 11 ESTABILIDAD ATMOSFERICA ...................................................................... 170 Vuelo en aire estable. Vuelo en aire inestable (170). MASA DE AIRE ................................................................................................... 170 Aerodinámica FRENTES ............................................................................................................. 171 Superficie frontal (171). Frente. Clasificación de los frentes. Frente cálido (172). Frente frío (174). Frente estacionario (176). Características de los frentes frío y cálido (177). Frente ocluido (178). Sistema frontal orogràfico (180). REGLAS GENERALES DEL AIRE ........................................................................... 197 OBLIGACIONES DEL COMANDANTE DE AERONAVE ............................. 199 ALFABETO DE TELECOMUNICACIONES AERONAUTICAS ......................... 201 ------------------------------------------------ DEFINICION ------------------------------------------------------- UNIDADES DE MEDIDA EMPLEADAS EN AVIACION . ................................... 203 Es la ciencia que se ocupa del estudio del movimiento del aire y de las DEFINICIONES ........................................................................................................ 205 acciones que el mismo ejerce sobre los cuerpos que se mueven inmersos en él. PERFIL ALAR Es la sección transversal de un ala. Está formado por: • Cuerda: Es la línea recta que une el borde de ataque con el borde de salida. • Curvatura media: Es la línea equidistante entre el extrados y el intra­ dós. • Espesor: Es la máxima distancia entre el extrados y el intradós. EXTRADOS ESPESOR CURVATURA MEDIA BORDE BORDE DE - DE ATAQUE SALIDA INTRADOS CUERDA AERODINAMICA 13 AERODINAMICA AERODINAMICA • Negativo • Borde de ataque: Es la parte frontal o delantera de forma redon­ deada. • Borde de salida: Es la parte posterior o trasera afilada y estrecha, ANGULO DE también llamado “borde de fuga”. ATAQUE VIENTO • Extradós: Curvatura superior que va desde el borde de ataque hasta el RELATIVO borde de salida. • Intradós: Curvatura inferior que va desde el borde de ataque hasta el borde de salida. Angulo de ataque negativo VIENTO RELATIVO • Neutro Corriente o flujo de aire moviéndose hacia el perfil. VIENTO RELATIVO VIENTO CUERDA RELATIVO PERFIL ALAR Angulo de ataque neutro Viento relativo TEORIA DE LA SUSTENTACION ANGULO DE ATAQUE TEOREMA DE BERNOUILLI Es el ángulo formado por la cuerda aerodinámica y la dirección del viento relativo. Una partícula de aire canalizada y en movimiento, está sometida a una presión y velocidad, de forma que cuando aumenta su presión, es a costa de El ángulo de ataque puede ser: positivo, negativo o neutro. disminuir su velocidad y viceversa, por lo que la suma de ambas es siempre constante. Positivo VIENTO RELATIVO ANGULO DE ATAQUE Angulo de ataque positivo V+P = 10 + 6 = 16 V+ P= 12 + 4= 16 V + P = 8 + 8 = 16 15 AERODINAMICA AERODINAMICA EFECTO VENTURI Si a una partícula de aire se la obliga a pasar a través del estrechamiento de una canalización, su velocidad aumenta y por consiguiente, su presión disminuye. V = 8 V = 12 V = 8 P = 4 Perfil con ángulo de ataque neutro P = 8 P = 8 Esta disminución de presión en la curvatura superior del perfil, origina una diferencia de presiones entre el extradós e intradós, produciéndose una Si un perfil alar se coloca en una corriente de aire con ángulo de ataque fuerza hacia arriba denominada “fuerza aerodinámica”. neutro, las líneas de flujo de aire se distribuyen alrededor del mismo, de forma que en la parte superior (extradós), se ven obligadas a estrecharse FUERZA AERODINAMICA entre la curvatura del perfil y el flujo de aire libre, produciéndose el “efecto venturi”. VIENTO RELATIVO Efecto Venturi CUERDA Si el perfil alar se coloca en un ángulo de ataque positivo respecto a la corriente de aire, las líneas de flujo se distribuyen alrededor del perfil, de EFECTO VENTURI PERFIL ALAR Perfil con ángulo de ataque neutro En la curvatura superior del perfil, la velocidad del aire aumenta, y por consiguiente, la presión disminuye; mientras que en la parte inferior (intra- dós), se mantiene el mismo valor de velocidad y presión. Perfil con ángulo de ataque positivo 17 AERODINAMICA AERODINAMICA forma que en la parte superior se ven obligadas a estrecharse considerable­ FUERZA AERODINAMICA mente, produciéndose un “efecto venturi” mucho más acusado; mientras que en la parte inferior las líneas de flujo se separan, originando un efecto con­ Es la fuerza total generada por el movimiento de un cuerpo inmerso en trario al anterior, es decir, una sobrepresión. el aire. En la parte superior del perfil la velocidad aumenta de forma considera­ Es la resultante de la sustentación y resistencia inducida en un perfil ble, produciendo un fuerte descenso de la presión. Mientras que en la parte aerodinámico. inferior ocurre lo contrario, la velocidad disminuye, y por consiguiente, la presión aumenta. FUERZA AERODINAMICA (F) VIENTO RELATIVO Fuerza aerodinámica SUSTENTACION Es la fuerza hacia arriba perpendicular al viento relativo y desarrollada Perfil con ángulo de ataque positivo para soportar el peso del avión. Forma la componente vertical de la “fuerza aerodinámica”. La disminución de la presión en la parte superior del perfil y el aumento en la parte inferior, origina una fuerte diferencia de presiones entre las dos, produciéndose una fuerza aerodinámica hacia arriba de mayor valor que la SUSTENTACION producida con el perfil en ángulo neutro. (SI Por lo tanto, para un mayor ángulo de ataque, mayor es la fuerza aerodinámica. VIENTO RELATIVO FUERZA AERODINAMICA CUERDA Sustentación VIENTO RELATIVO RESISTENCIA INDUCIDA Es la resistencia originada en un ala debida a la generación de sustenta­ ANGULO DE ATAQUE ción. 19 AERODINAMICA AERODINAMICA A mayor sustentación, mayor es la resistencia. A mayor velocidad, menor es la resistencia. Forma la componente horizontal de la “fuerza aerodinámica”. VIENTO RELATIVO RESISTENCIA INDUCIDA (R) Variación deI centro de presiones Resistencia inducida CAPA LIMITE Cuando un fluido, como el aire, se desplaza a lo largo de una superficie, CENTRO DE PRESIONES por ejemplo el ala, tiende a adherirse a la misma, debido a la propiedad de viscosidad del aire. Esto hace que exista un “gradiente de velocidad”, es Es el punto donde se aplica la resultante de las fuerzas que actúan en un decir, que justamente en la superficie del ala la velocidad del aire es prácti­ perfil. camente nula, aumentando progresivamente a medida que se separa de la superficie hasta alcanzar el valor máximo en el flujo de aire libre. Al área comprendida entre la superficie del ala y el flujo de aire libre, es lo que se denomina como “capa límite”. VIENTO “El espesor” de la capa límite es la distancia entre la superficie y el flujo RELATIVO de aire libre. Suele tener unos pocos milímetros cerca del borde de ataque, aumentando en el borde de salida entre 20 y 30 milímetros. Velocidad libre del aire Centro de presiones Centro de presiones Está situado en la cuerda, en el 25% de la longitud de la misma, con­ tando desde el borde de ataque. A mayor ángulo de ataque, más se adelanta el centro de presiones, y viceversa. 21