Conocimientos Teóricos Generales de la Aviación

  • ¿Por qué vuela un avión?

    • Un avión vuela por la diferencia de presiones generadas en el ala.

  • Clasificación de los aviones:

    • Monomotor

    • Bimotor

    • Multiengine

  • Peso de los aviones:

    • Ligero

    • Medio

    • Pesado

  • Partes del avión:

    • Composición del aire:

    • 78% N$_2$

    • 21% O$_2$

    • 1% Otros gases (Argón, anhídrido carbónico, hidrógeno, ozono, yodo, anhídrido sulfuroso, metano, cloruro sódico, amoniaco y gases nobles).

    • Los pilotos crean una atmósfera ficticia llamada International Standard Atmosphere (ISA)

    • Condiciones:

      • 15ºC

      • 1013.2 mb a nivel del mar.

    • Ejemplo: hoy en Barcelona (BCN) está a ISA -3ºC (12ºC).

    • Efectos de la atmósfera estándar:

    • Cada 1000 ft, la presión disminuye 1 inHg y la temperatura 2ºC.

  • Definiciones:

    • Temperatura: Actividad molecular; a mayor movimiento molecular, mayor temperatura.

    • Presión atmosférica: Fuerza que ejerce el aire por unidad de superficie.

    • Densidad del aire: Masa del aire dividido por el volumen que ocupa.

    • A mayor altura:

      • La temperatura disminuye.

      • La presión disminuye (las moléculas se expanden).

      • La densidad disminuye (misma masa en mayor volumen).

Principios Físicos

  • Teorema de Bernoulli:

    • La energía mecánica total de un flujo incompresible y viscoso es constante a lo largo de una línea de corriente.

    • Implicaciones:

    • La velocidad del fluido aumenta cuando la presión disminuye.

      • Ejemplo: Tubería con agua, cuando el flujo es lento, se ejerce mayor presión; cuando es rápido, se ejerce menos presión y aumenta la velocidad.

  • Efecto Venturi:

    • Cuando el área por donde pasa un fluido disminuye, su velocidad aumenta.

    • Ejemplo: Soplar las velas, el aire sale más rápido con la boca cerrada que abierta.

Partes del Ala

  • Extrados: Parte superior del ala.

  • Intrados: Parte inferior del ala.

  • Borde de ataque: Parte gruesa del ala.

  • Borde de salida/fuga: Parte delgada del ala.

  • Cuerda: Línea imaginaria que conecta el borde de ataque y el borde de salida.

  • Envergadura: Distancia entre la punta de un ala y la punta de la otra ala.

  • Sustentación (Lift): Creada por la diferencia de presión.

Ángulo de Ataque

  • Definición: Ángulo formado entre la cuerda del ala y el viento relativo.

  • Importancia:

    • A mayor ángulo de ataque, mayor sustentación.

  • Ángulo de ataque crítico:

    • El ángulo donde el avión ya no tiene suficiente diferencia de presiones y comienza a caer.

Fuerzas que se Generan en un Avión

  1. Sustentación (Lift): Actúa hacia arriba.

  2. Peso (Weight): Actúa hacia abajo, variando constantemente.

  3. Empuje (Thrust): Actúa hacia adelante, generado por los motores.

  4. Resistencia (Drag): Actúa hacia atrás, creada por el propio avión.

  • Consumo de combustible: Un avión consume aproximadamente 2,600 kg/h de combustible.

Movimientos del Avión

  1. Eje longitudinal:

    • Movimiento: Alabeo (Roll).

    • Descripción: Gira el avión a la derecha o izquierda, con movimientos asimétricos de los alerones.

  2. Eje transversal:

    • Movimiento: Cabeceo (Pitch).

    • Descripción: Mueve el avión hacia arriba o hacia abajo al tirar o empujar los mandos, afectando el timón de profundidad (elevator).

  3. Eje vertical:

    • Movimiento: Guiñada (Yaw).

    • Descripción: Controlado pisando pedales, afecta el timón de dirección (rudder).

Mandos del Avión

  • Mandos Primarios:

    • Alerones, timón de dirección y timón de profundidad.

  • Mandos Secundarios:

  1. Compensadores (Trim): Ayudan a contrarrestar fuerzas aplicadas sobre mandos.

  2. Superficies Hiper-sustentadoras:

    • Flaps: Aumentan la curvatura del ala, aumentando la sustantación.

    • Slats: Aumentan la velocidad del aire al abrirse, mejorando el flujo.

  3. Spoilers (Aerofrenos): Rompen la sustentación y alteran la aerodinámica.

Performance del Avión

  • Velocidad de entrada o pérdida (Stole): Velocidad mínima para mantenerse en el aire; sustentación igual a peso.

  • Parámetros que influyen en la performance: Peso, actitud del avión, centro de gravedad, configuración, temperatura, pista, fase de vuelo.

Velocidades del Avión

  • V1: Velocidad de decisión para continuar o abortar el despegue.

  • VR: Velocidad de rotación, donde se aplica presión para iniciar rotación del avión.

  • V2: Velocidad de seguridad para asegurar ascenso libre de obstáculos.

  • MTOW: Peso máximo al despegue.

  • MLW: Peso máximo al aterrizaje.

Sistemas de la Aeronave

Sistema de Propulsión

  1. Motores Alternativos Convencionales:

    • Ciclo Otto (4 tiempos):

      • Admisión (mezcla aire-combustible).

      • Compresión.

      • Expansión (explosión).

      • Escape (gases expulsados).

  2. Motores a Reacción:

    • Partes del motor a reacción:

      1. Compresor.

      2. Cámara de combustión.

      3. Turbina.

      4. Tobera de escape.

      • Tipos:

      • Turboreactor puro: Consume más, usa en jets privados.

      • Turbofán (doble flujo): Usado por las aerolíneas, con álabes.

      • Turbo prop: Utiliza hélices.

Sistema de Reversa

  • Función: Invertir flujo de aire para frenar al aterrizar.

A.P.U. (Unidad de Potencia Auxiliar)

  • Función:

    • Proporciona energía, aire acondicionado y energía eléctrica en tierra.

    • Encendido inicial del motor.

Sistema Neumático

  • Función: Proporciona aire acondicionado, presuriza la cabina y sistemas anti-hielo.

Sistema de Aire Acondicionado

  • Funcionamiento: Solo da aire frío, sin calefacción.

  • Filtros HEPA: Filtran suciedad y bacterias.

Sistema de Presurización

  • Crea atmósfera artificial dentro del avión.

  • La válvula de salida expulsa aire contaminado.

  • El compresor del motor introduce aire.

Sistema Anti-Hielo

  • Importancia: El hielo añade peso al avión.

  • Métodos de combate:

    • Calefacción eléctrica en el tubo pitot.

    • Aire caliente de los motores.

    • Botas neumáticas que se hinchan.

    • Spray glicol (anti-icing y de-icing).

Sistema Hidráulico

  • Utiliza aceite para mover grandes superficies.

  • Usos: tren de aterrizaje y sistema de frenado (ABS y antideslizante).

Sistema Eléctrico

  • Fuentes: generadores de motores, APU, turbina de aire, GPU, baterías.

Sistema de Combustible

  • Uso de queroseno por costo y peso.

  • Función de damping de combustible.

Sistema de Protección contra Incendios

  • Portátil: BCF o halón 1211.

  • Fijo: se activa desde la cabina, con polvo seco o BCF.

Sistema de Luces

  • Tipos de luces en el avión:

    • Beacon light (rojo).

    • Nav lights (rojo y verde).

    • Strobe lights (blanco intermitente).

Cabina de Vuelo

  • Diseño: Ergonómico, mandos de vuelo (Fly by wire), instrumentos digitales y analógicos.

Comunicaciones

  • Sistemas de comunicación:

    • Radios aire-tierra y aire-aire.

    • Sistema interno: PA y comunicadores.

Sistemas de Oxígeno

  • Cabina de pasajeros: 15 min de aire mezclado.

  • Portátil: Para tripulantes y pasajeros.

Instrumentos de Cabina

  • Tomas estáticas: Miden presión ambiental.

  • Tubo Pitot: Mide velocidad del avión (Anemómetro).

  • Altímetro: Mide altura en pies.

  • Variómetro: Mide velocidad vertical.

Navegación Aérea

  • Geografía: La Tierra se modela como un geoide, con paralelos y meridianos.

  • Sistema horario: GMT y UTC.

Rumbo Magnético

  • Diferencia de norte magnético y geográfico; se llama declinación magnética.

  • Desvío: Error en indicaciones por disturbios magnéticos.

Técnicas de Navegación Aérea

  • Navegación visual (VFR) o instrumental (IFR).

  • Servicios de tránsito aéreo: Controladores aéreos gestionan el tráfico aéreo.

Meteorología y Aviación

Atmósfera

  1. Troposfera.

  2. Estratosfera.

  3. Mesosfera.

  4. Termosfera.

  5. Exosfera.

  • La cantidad de oxígeno se vuelve insuficiente más allá de 10,000 pies.

Viento y Turbulencia

  • Definición de viento: Movimientos de aire.

  • Turbulencia: Clasificación:

    • Ligera (5-15 kt).

    • Moderada (15-25 kt).

    • Fuerte (+25 kt).

    • Severa.

Nubes

  • Clasificación de nubes:

    1. Bajos

    2. Medios

    3. Altos

    4. Desarrollo vertical.

  • Nubes peligrosas: Cumulonimbos.