Manual PHAK Piloto FAA | Ala | Avión\nManual del piloto de la FAA traducido al español\nGuardarGuardar Manual PHAK Piloto FAA para más tarde\n931 vistas379 páginas\nPPiilloott’’ss HHaannddbbooookk ooff AAeerroonnaauuttiiccaall KKnnoowwlleeddggee\nU.S. Department of Transportation FEDERAL AVIATION ADMINISTRATION Flight Standards Service\nEl Manual del Piloto de Conocimientos Aeronáuticos ofrece conocimiento básico que es esencial para los pilotos. Este manual introduce a los pilotos en el amplio espectro de conocimientos que serán necesarios a medida que avanzan en su entrenamiento como pilotos. Excepto por las Regulaciones pertinentes a la aviación civil, se presentan la mayoría de las áreas de conocimiento aplicables a la certificación de piloto. Este manual es útil para pilotos principiantes, así como los pilotos que buscan certificaciones más avanzadas.\nEn ocasiones, la palabra "debe" o un lenguaje similar se utiliza cuando la acción deseada se considera crítica. El uso de tal lenguaje no intenta ampliar, interpretar, o aliviar una obligación impuesta por las Regulaciones.\nEs fundamental que las personas que utilicen este manual conozcan y apliquen las partes pertinentes de las Regulaciones y el Manual de Información Aeronáutica (AIM). El AIM se encuentra disponible en www.faa.gov.\nEste manual sustituye al FAA-H-8083-25, Manual del Piloto de Conocimiento Aeronáutico, con fecha de 2003.\nEste manual se puede descargar, en formato PDF, en www.faa.gov.\nEste manual ha sido publicado por el Departamento de Transporte de los Estados Unidos, Federal Aviation Administration, Airman Testing Standards Branch, AFS-630, PO Box 25082, Oklahoma City, OK 73125.\nVersión libre traducida al español en Argentina por JR.\nEfecto de la humedad en la densidad………\nTeorías en la producción de Sustentación…\nLeyes del movimiento de Newton……………\nSustentación y Aerodinámica Básica\nFlujo de aire contra un cilindro estático…\nCilindro rotatorio en un fluido inmóvil\nCilindro rotatorio en un fluido en movimiento\nGrupo motopropulsor………… Subcomponentes\nEstructura reticular Monocasco……………………\nResumen del capítulo…\nConstrucción en materiales compuestos…\nAerodinámica del vuelo…\nDerrames de líquidos sobre composites\nProtección contra rayos huelga\nEl futuro de los materiales compuestos\nInstrumentos de performance……… Instrumentos de control\nVórtices de punta alar\nFormación de vórtices…\nEvitando la turbulencia de la estela\nResumen del capítulo…………………………\nPrincipios del vuelo…\nMomento y brazo del momento\nCaracterísticas del diseño de aviones\nEstructura de la Atmósfera……\nEstabilidad Lateral Estabilidad vertical\nTimón de profundidad o elevador\nOscilaciones direccionales libres……………\nFuerzas aerodinámicas en maniobras de vuelo…….4-22\nFuerzas en ascensos……\nPrincipios básicos de las hélice\nDispositivos de borde de ataque…\nPar (torque) y Factor P……………………\nVelocidad de giro……\nEfecto del peso sobre la estructura de aeronaves. 4-44\nEfecto del peso sobre la estabilidad y la\nSistemas de inducción (admisión)\nSistemas de carburador\nEfecto de la distribución de carga…\nMedidor de temp. del aire del carburador\nSobrealimentadores y Turboalimentadores\nOndas de choque…\nResumen del capítulo……\nSistemas de escape…\nControl digital del motor de mando total………\nMotores de turbina…\nInstrumentos de motores de turbina\nConsideraciones operativas en motores de turbina………………………………………\nLimitaciones Temperatura del motor\nArranque del motor de turbina en caliente/colgado……………………………\nSistemas en el fuselaje\nSistema de bombeo de combustible\nIndicadores de combustible…\nSelectores de combustible\nFiltros de combustible, sumideros y drenajes\nProcedimientos de reabastecimiento de combustible\nTren de aterrizaje…\nSistemas de oxígeno……\nMáscaras de oxígeno……\nSistemas de oxígeno de demanda por presión\nSistema de oxígeno de flujo continuo Sistema de Oxígeno de demanda por\nOxímetro por pulso\nMantenimiento de Sistemas de oxígeno\nSistemas de deshielo y anti-hielo\nAnti-hielo y deshielo de perfiles alares\nAnti-hielo de parabrisas\nAnti-hielo de hélice\nOtros sistemas anti-hielo y descongelamiento\nCapítulo 7 Instrumentos de Vuelo……\nInstrumentos de Vuelo Pitot- Estática\nCámara de presión de impacto y líneas\nCámara de presión estática y líneas…\nEfecto de la presión y temperatura no estándar\nOperación del altímetro\nTipos de Altitud\nPrincipio de operación…………\nVelocímetro o Indicador de velocidad (ASI)\nMarcas del velocímetro…\nOtras limitaciones de velocidad aerodinámica\nBloqueo del sistema pitot-estática……\nPantalla de vuelo electrónica (EFD)…\nIndicador de giros\nIndicador de régimen de giro o virajes\nComputadora de datos del aire (ADC)\nVectores de tendencia\nInstrumentos de vuelo giroscópicos…………\nIndicador de giros y virajes\nCoordinador de giros\nHilo de guiñada\nIndicador de actitud u Horizonte artificial\nSistema de referencia de rumbo y actitud (AHRS)………………………………………\nSistema de compás de válvula de flujo\nCompás indicador remoto\nSistemas de compás\nErrores inducidos del compás magnético\nBrújula magnética de carta vertical\nRetrasos o adelantos\nAmortiguación por corrientes de Foucault\nIndicador temperatura del aire exterior\nResumen del capítulo.…\nCapítulo 9 Peso y Balance\nEfectos del peso\nBalance, Estabilidad y Centro de gravedad\nEfectos del desbalance\nGestión del Peso y Balance……………\nPrincipios de cálculos de peso y balance…\nRestricciones de Peso y Balance\nDeterminación del peso cargado y CG……\nMétodo por Tabla\nCálculo con un brazo negativo\nCálculos con el peso sin combustible\nDesplazamiento, adición y eliminación de peso\nDesplazamiento de peso\nAdición o eliminación de peso\nCapítulo 10 Performance de las aeronaves\nImportancia de los datos de performance……\nEstructura de la Atmósfera………\nAltitud de presión……\nEfectos de la presión sobre la densidad\nEfectos de la humedad sobre la densidad\nPerformance de ascenso\nPerformance de alcance\nRegión de comando invertido\nPerformance de Despegue y Aterrizaje…\nSuperficie y pendiente de la pista\nAgua en la pista e hidroplaneo dinámico……\nPerformance de despegue\nGráficos de despegue\nGráficos de ascenso y crucero\nGráfico de componentes de viento cruzado y viento de frente……………………………\nGráficos de aterrizaje\nGráficos de rendimiento de velocidad de pérdida………………………………………\nPerformance de aeronaves en Categoría de Transporte………………………………………\nPrincipales diferencias en los requisitos de rendimiento entre categoría de transporte contra la\ncategoría que no son de transporte……………. 10-28\nPlanificación del despegue\nLongitud de pista compensada\nRequerimientos de ascenso\nTercer segmento o Aceleración\nCuarto segmento o segmento final\nLimitaciones del segundo segmento de ascenso 10-33\nFrente frío rápido\nRequisitos de franqueamiento de obstáculos del\nVuelo hacia un frente frío………………\nComparación de los frentes fríos y cálidos\nResumen de los requerimientos de despegue\nPlanificación del aterrizaje\nRequisitos para aterrizaje…\nRequisitos de ascenso en aproximación\nPista de aterrizaje requerida\nLínea de turbonada (Squall Line)…\nResumen de los requisitos de aterrizaje\nResumen del capítulo………\nEfecto sobre altímetros……\nIngestión de agua del motor\nAltitud y vuelo\nLa altitud y el cuerpo humano……………………\nObservaciones meteorológicas de aviación\nViento y corrientes…\nObservaciones en altitud……\nEfecto de los obstáculos sobre el viento\nCizalladura del viento a bajo nivel\nRepresentación del viento y presión en las cartas\nProductos de satélites meteorológicos\nmeteorológicas en superficie\nInformes meteorológicos para aviación\nRelación Temperatura/Punto de rocío\nInformes meteorológicos de rutina (METAR)\nMétodos por los cuales el aire alcanza el punto\nInformes de clima de piloto (PIREPs)\nInformes meteorológicos de radar (RAREP)\nPronósticos de aviación\nPronóstico de área terminal (TAF)\nPronósticos de área (PRONAREA)\nAdvertencias meteorológicas en vuelo\nMasas de aire……\nInformación meteorológica significativa\nPronóstico de vientos y temperatura en\nEl vuelo hacia un frente cálido….………\nGráficos de análisis de superficie\nInstrucciones de tránsito radar\nCarta de representación meteorológica\nCarta de resumen de radar\nGeneración de vórtice\nCartas de tiempo significativo\nFuerza del vórtice\nComportamiento del vórtice\nProcedimientos para evitar los vórtice\nOperaciones en aeropuertos…\nPrevención de colisión…………\nProcedimientos de evasión\nTipos de Aeródromos……\nAeródromo no controlado…\nFuentes de datos de aeropuertos……\nDirectorio de aeropuertos/Instalaciones (A/FD)\nAvisos a los aviadores (NOTAM)……\nMarcaciones y carteles en aeropuertos…\nCartas de área Terminal VFR…\nCarta aeronáutica mundial………\nMarcas de calle de rodaje\nLatitud y longitud (meridianos y paralelos)……\nCarteles de aeropuertos\nIndicadores visuales de senda de descenso\nConversión de minutos a horas equivalentes\nTiempo T = D/GS\nOtros sistemas de senda de planeo\nD = Distancia GS x T.…\nLuces de identificación de fin de pista (REIL)\nConversión de nudos a millas por hora\nLuces en la pista………\nCalculadores de vuelo\nControl de iluminación de aeródromo\nTriángulo de velocidades o análisis vectorial\nCircuitos de tránsito…\nPlanificación del vuelo…\nClaves de las operaciones en circuito de tránsito\nVerificación de meteorología\nUso del manual de Aeródromos/Instalaciones\nManual de vuelo del avión o manual de\noperaciones del Piloto (AFM/POH)\nTrazando de la ruta………\nEquipos de radio……\nPasos en el trazando de la ruta…\nProcedimientos de pérdida de comunicación\nPresentación de un plan de vuelo VFR………\nServicios del control de tránsito Aéreo (ATC)\nSistema de baliza radar de ATC (ATCRBS)\nUso del VOR…\nIndicador de desvío de rumbo (CDI)…\nIndicador de Situación Horizontal (HSI)…\nIlusión de pista y terreno con pendiente\nIndicador Radio Magnetico (RMI)\nIlusión de terreno sin características\nRefracción del agua\nConsejos sobre el uso del VOR\nControl de tiempo y Distancia a una estación\nIntercepción de rumbo………\nIlusiones por iluminación de la tierra\nVelocidad de intercepción…\nCómo prevenir errores de aterrizaje debido a\nÁngulo de intercepción…\nEquipos de medición de distancias (DME)\nEnvenenamiento con monóxido de carbono…. 16-12\nBuscador automático de dirección (ADF)\nSistema de Posicionamiento Global…\nDeshidratación e insolación………\nUso VFR del GPS\nConsejos para usar el GPS en operaciones VFR 15-35\nPuntos de referencia (Waypoints) VFR\nProcedimientos al perderse……\nDesvío del vuelo…………\nCapítulo 16 Factores aeromédicos…\nObtención de un certificado médico……\nFactores fisiológicos y de salud que afectan al rendimiento del piloto\nHipoxia isquémica o por estancamiento\nSíntomas de la hipoxia…\nProblemas del oído medio y senos paranasales\nDesorientación espacial e ilusiones\nDemostración de desorientación espacial…\nAscenso mientras acelera\nAscenso mientras vira\nPicada en viraje………………\nInclinación a derecha o izquierda\nInversión del movimiento\nPicado o alabeo más allá del plano vertical\nEnfrentando la desorientación espacial…\nIlusión de ancho de pista\nSíndrome de descompresión inducido por altitud (DCS)……………………….………… 16-16\nDCS después de bucear…………\nIlusiones visuales nocturnas\nIlusiones de aterrizaje nocturno\nUna aeronave es toda máquina que puede sustentarse en la atmósfera por aquellas reacciones del aire que no sean las reacciones del mismo contra la superficie de la tierra, de acuerdo con las Regulaciones Argentinas de Aviación Civil (RAAC), Parte 1, Definiciones generales, abreviaturas y siglas. Las categorías de aeronaves para la habilitación de los pilotos incluyen avión, helicópteros, planeadores, aeróstato (globo libre), giroplano y ULM (Ultraliviano Motorizado). La RAAC Parte 1 también define como un avión al aerodino propulsado por motor, de ala fija, que se mantiene en vuelo por la reacción dinámica del aire sobre su superficie sustentadora. En este capítulo se ofrece una breve introducción a la estructura de los aviones y utiliza un avión para la mayoría de las ilustraciones.\nCon el fin de comprender el funcionamiento de los principales componentes y subcomponentes de una aeronave, es importante entender los conceptos básicos de aerodinámica. Este capítulo introduce a la aerodinámica. Una explicación más detallada se puede encontrar en el capítulo 4, Aerodinámica del vuelo.\nCuatro fuerzas actúan sobre una aeronave en vuelo recto y nivelado, no acelerado. Estas fuerzas son de empuje, sustentación, peso y resistencia. [Figura 2-1]\nFigura 2-1. Las cuatro fuerzas\nEl empuje es la fuerza de avance producido por el grupo motor/hélice. Iguala o supera la fuerza de resistencia. Como regla general, se dice que actúa en paralelo al eje longitudinal. Esto no siempre es así como se explica más adelante.\nResistencia es una fuerza hacia atrás, que retarda, y es causada por la interrupción del flujo de aire por las alas, fuselaje, y otros objetos que sobresalgan. La resistencia se opone al empuje y actúa hacia atrás,\nparalela al viento relativo.\nEl peso es la suma de cargas del propio avión, la tripulación, el combustible y el equipaje. El peso tira del aeroplano hacia abajo debido a la fuerza de la gravedad. Se opone a la sustentación, y actúa verticalmente hacia abajo a través del centro de gravedad (CG) del avión.\nLa sustentación se opone a la fuerza del peso, se produce por el efecto dinámico del aire pasando sobre el ala, y actúa en forma perpendicular a la trayectoria de vuelo a través del centro de sustentación del ala.\nUn avión se mueve en tres dimensiones y se controla moviéndolo de uno o más de sus ejes. El eje longitudinal o de alabeo se extiende desde la nariz hasta la cola, con la recta pasando por el centro de\ngravedad. El eje lateral o de cabeceo se extiende a través del avión en una línea desde las puntas de las alas, pasando otra vez por el CG. El eje vertical o de dirección, pasa a través de la aeronave verticalmente, por la intersección del CG. Todos los movimientos de control producen el movimiento de la aeronave en uno\no más de estos ejes, y permite el control del avión en vuelo. [Figura 2-2]\nUno de los componentes más significativos en la construcción aeronáutica es el CG. Es el punto específico en el que la masa o peso de la aeronave se concentra, es decir, un punto alrededor del cual, si la aeronave puede ser suspendido o equilibrada, el avión se mantendría relativamente a nivel. La posición del CG de una aeronave determina la estabilidad de la aeronave en vuelo. A medida que el CG se mueve hacia atrás (hacia la cola) el avión se vuelve más y más dinámicamente inestable. En los aviones con tanques de combustible situados delante del CG, es importante que el centro de gravedad se determine con el tanque de combustible vacío. De lo contrario,\nal utilizar el combustible, el avión se vuelve inestable.\nFigura 2-2. Ilustración de movimientos de cabeceo, alabeo y dirección alrededor de los ejes del avión.\n[Figura 2-3] El CG se calcula durante el diseño inicial y la construcción, y se ve afectada por la instalación de equipos de a bordo, la carga de los aviones, y otros factores.\nFigura 2-3. Centro de gravedad (CG).\nAunque los aviones están diseñados para una variedad de propósitos, la mayoría de los componentes principales son los mismos. [Figura 2-4] Las características generales son en gran parte determinadas por los objetivos del diseño original. Entre las estructuras de avión se incluyen fuselaje, alas, empenaje, tren de aterrizaje y grupo motopropulsor.\nFigura 2-4. Componentes del avión.\nFuselaje El fuselaje es el cuerpo central de un avión y está diseñado para dar cabida a la tripulación, pasajeros y carga. También proporciona la conexión estructural de las alas y el empenaje de cola. Los tipos de diseño más antiguos utilizan una estructura reticular (o tubular) construida de madera, acero o aluminio. [Figura 2-5] Los tipos de estructuras de fuselaje utilizado en los aviones de hoy son el monocasco y semimonocasco. Estos tipos de estructura se discuten en mayor detalle más adelante en este capítulo.\nFigura 2-5. Fuselaje de estructura reticular.\nFigura 2-6. Monoplano (izquierda) y biplano (derecha).\nAlas Las alas son perfiles aerodinámicos unidos a cada lado del fuselaje y son las principales superficies sustentadoras que mantienen al avión en vuelo. Existen numerosos diseños de alas, tamaños y formas utilizadas por los distintos fabricantes. Cada uno responde a una necesidad determinada por el desempeño esperado para un avión en particular. Cómo produce sustentación el ala se explica en el capítulo 4, aerodinámica del vuelo.\nLas alas pueden estar unidas en la parte superior, media, o inferior del fuselaje. Estos diseños son conocidos como de ala alta, media, y baja, respectivamente. El número de las alas también puede variar. Aviones con un solo conjunto de alas se\nconocen como monoplanos, mientras que con dos conjuntos se llaman biplanos. [Figura 2-6]\nLas principales partes estructurales del ala son largueros, costillas y larguerillos. [Figura 2-7] Estos son reforzados por armazones, vigas en I, tubos u otros dispositivos, incluyendo el recubrimiento. Las costillas determinan la forma y el espesor del ala\nFigura 2-7. Componentes del ala.\nFigura 2-8. Tipos de flaps\n(perfil aerodinámico). En la mayoría de los aviones modernos, los tanques de combustible son una parte integral de la estructura del ala, o consisten en depósitos flexibles montados en el interior del ala.\nUnidos a los bordes posteriores de las alas hay dos tipos de superficies de control referidos como alerones y flaps. Los alerones se extienden desde aproximadamente la mitad de cada ala hacia la punta, y se mueven en direcciones opuestas para crear las fuerzas aerodinámicas que hacen alabear al avión. Los flaps se extienden desde el fuselaje hasta cerca de la mitad de cada ala. Los flaps van, normalmente, nivelados con la superficie de las alas durante el vuelo de crucero. Cuando se extienden, los flaps se mueven\nsimultáneamente hacia abajo para aumentar la fuerza de sustentación del ala para despegues y aterrizajes. [Figura 2-8]\nEmpenaje El empenaje incluye el grupo de cola entera y se compone de superficies fijas, como el estabilizador vertical o deriva, y el estabilizador horizontal. Las superficies móviles incluyen el timón de dirección, el elevador o timón de profundidad, y uno o más compensadores. [Figura 2-9]\nFigura 2-9. Componentes del empenaje El timón se une a la parte posterior de la deriva. Durante el vuelo, se utiliza para mover la nariz del avión a la izquierda y la derecha. El timón de profundidad, que se une a la parte posterior del estabilizador horizontal, se utiliza para mover la nariz del avión hacia arriba y hacia abajo durante el vuelo. Los compensadores son pequeñas aletas, móviles del borde posterior de las superficies de control. Estos compensadores, que se controlan desde la cabina, reducen la presión en los controles. Los compensadores pueden ser instalados en los alerones, el timón, y/o el elevador.\nUn segundo tipo de diseño de empenaje no requiere de timón de profundidad. En su lugar, incorpora un estabilizador horizontal de una sola pieza que gira desde un punto de central. Este tipo de diseño se llama stabilator, y se mueve con el mando, al igual que el timón de profundidad. Por ejemplo, cuando un piloto tira del mando, el stabilator pivota moviendo el borde de salida hacia arriba. Esto aumenta la carga aerodinámica en la cola y hace que la nariz del avión se desplace hacia arriba. El stabilator tiene una aleta antiservo extendida a lo largo de su borde posterior. [Figura 2-10]\nLa aleta antiservo se mueve en la misma dirección que el borde de salida del stabilator y ayuda a que éste sea menos sensible. Esta aleta también funciona como\ncompensador para aliviar las presiones de control y ayuda a mantener el stabilator en la posición deseada.\nFigura 2-10. Componentes del stabilator.\nTren de aterrizaje El tren de aterrizaje es el principal apoyo del avión cuando está estacionado, en rodaje, despegando o aterrizando. El tipo más común de tren de aterrizaje se compone de ruedas, pero los aviones también pueden ser equipados con flotadores para las operaciones en el agua, o esquís para aterrizar en la nieve. [Figura 2-\nEl grupo motopropulsor El grupo motopropulsor por lo general incluye el motor y la hélice. La función principal del motor es proporcionar la energía para hacer girar la hélice. También genera energía eléctrica, proporciona vacío para algunos instrumentos de vuelo, y en la mayoría de aviones monomotores, proporciona una fuente de calor para el piloto y los pasajeros. [Figura 2-12] El motor está cubierto por un carenado o capot, que son dos tipos de cubiertas. El propósito de la cubierta es mejorar el flujo de aire alrededor del motor y así\nayudar a enfriar el motor conduciendo el aire alrededor de los cilindros.\nFigura 2-11. Tipos de tren de aterrizaje:\nflotadores (arriba), esquíes (medio) y ruedas (abajo).\nLa hélice, montada en la parte delantera del motor, convierte la fuerza de rotación del motor en empuje, una fuerza de avance que ayuda a mover el avión. La hélice también puede ser montada en la parte trasera del motor. Una hélice es un perfil aerodinámico rotatorio que produce empuje por la acción aerodinámica. Un área de baja presión se forma en la parte posterior de la hélice, y la alta presión se produce en la cara delantera de la hélice, en forma similar a como se genera sustentación en un perfil\nFigura 2-12. Compartimiento del motor.\naerodinámico o ala. Este diferencial de presión empuja el aire a través de la hélice, que a su vez tira del avión hacia adelante.\nLos subcomponentes de un avión comprenden la estructura, el sistema eléctrico, controles de vuelo, y los frenos. La estructura básica de una aeronave está diseñada para soportar todas las fuerzas aerodinámicas, así como las tensiones impuestas por el peso del combustible, la tripulación y la carga útil. La función principal del sistema eléctrico es la de generar, regular y distribuir la energía eléctrica en todo el avión. Hay varias fuentes de energía diferentes en las aeronaves para alimentar el sistema eléctrico. Estas fuentes de energía incluyen: generadores de corriente alterna (AC) accionados por el motor, unidades de potencia auxiliar (APU), y alimentación exterior. El sistema de energía eléctrica de la aeronave\nse utiliza para operar los instrumentos de vuelo, sistemas esenciales tales como anti-hielo, etc., y los servicios de pasajeros, tales como la iluminación de la cabina.\nLos controles de vuelo son los dispositivos y sistemas que gobiernan la actitud de la aeronave y, en consecuencia, la trayectoria de vuelo seguida por la aeronave. En el caso de muchos aviones\nconvencionales, los controles de vuelo primarios utilizan superficies abisagradas en los bordes de salida llamadas timones de profundidad para cabeceo, alerones para alabeos, y timón para la dirección. Estas superficies son operadas por el piloto desde la cabina\no por un piloto automático.\nLa construcción de fuselajes evolucionó comenzando con estructuras reticulares de madera pasando por las estructuras monocasco a las estructuras semi- monocasco actuales.\nEstructura Reticular El principal inconveniente de la estructura reticular o tubular es la falta de una forma aerodinámica. En este método de construcción, largos tubos, llamados largueros, se sueldan en su lugar para formar un marco bien reforzado. Soportes verticales y horizontales están soldados a los largueros y dan a la estructura una forma cuadrada o rectangular. Soportes adicionales son necesarios para resistir las fuerzas que provienen de cualquier dirección. Larguerillos y cuadernas se añaden para darle la forma al fuselaje y unir el revestimiento.\nCon el avance de la tecnología, los diseñadores de aviones comenzaron a cubrir la estructura para hacer más aerodinámico el avión y mejorar el rendimiento. Esto se logró inicialmente con tela, que eventualmente dio paso a metales ligeros como el aluminio. En algunos casos, la cubierta exterior puede soportar toda, o una parte importante, de las cargas de vuelo. Aviones más modernos utilizan una forma de esta estructura de cubrimiento conocida como monocasco\no semimonocasco. [Figura 2-13]\nFigura 2-13. Diseño de fuselaje semimonocasco y monocasco.\nMonocasco La construcción monocasco utiliza un revestimiento reforzado para soportar casi todas las cargas, como una lata de bebidas de aluminio. Aunque es muy fuerte, la construcción monocasco no es muy tolerante a la deformación de la superficie. Por ejemplo, una lata de aluminio puede soportar fuerzas considerables en los extremos, pero si el lado de la lata se deforma ligeramente, mientras soporta una carga, colapsa fácilmente.\nComo la mayoría de las fuerzas de torsión y flexión son soportados por el revestimiento en lugar de una estructura, los refuerzos internos fueron eliminados o reducidos, para ahorro de peso y maximizar el espacio. Uno de los métodos notables e innovadores en la construcción monocasco era empleado por Jack Northrop. En 1918, ideó una nueva manera de construir un fuselaje monocasco utilizado para el Lockheed S-1 Racer. La técnica utilizó dos medios moldes de madera contrachapada que se pegan alrededor de aros de madera o larguerillos. A pesar de ser empleado en los inicios de la aviación, la construcción monocasco no reaparece durante varias décadas debido a la complejidad del proceso. Ejemplos diarios de construcción monocasco se puede encontrar en la fabricación de automóviles, donde se considera el monocasco estándar en la industria manufacturera.\nSemimonocasco La construcción semimonocasco utiliza una estructura\na la cual se une el revestimiento de la aeronave. Dicha\nestructura, que consta de mamparos y/o cuadernas de diversos tamaños y larguerillos, refuerza la cubierta tomando algunos de los esfuerzos de flexión del fuselaje. La sección principal del fuselaje también incluye los puntos de unión del ala y un cortafuegos. En aviones monomotores, el motor está por lo general unido a la parte delantera del fuselaje. Hay una mampara a prueba de fuego entre la parte trasera del motor y la cabina para proteger al piloto y los pasajeros de los incendios accidentales del motor. Esta mampara se llama cortafuegos y suele ser de material resistente al calor como el acero inoxidable.\nSin embargo, un nuevo proceso de construcción es la integración de los materiales compuestos o de una aeronave hecha completamente de materiales compuestos.\nConstrucción en materiales compuestos (Composite) Historia El uso de materiales compuestos en la construcción de aviones data de la Segunda Guerra Mundial, cuando aislamientos de fibra de vidrio blando se utilizó en fuselajes de B-29. A fines de los ’50, los fabricantes europeos de planeadores de alto rendimiento utilizaban fibra de vidrio para las estructuras primarias. En 1965, la FAA (Administración Federal de Aviación, EEUU) certificó el primer avión en la categoría normal hecho completamente de fibra de vidrio, un planeador suizo llamado Diamant VHB. Para el año 2005, más del 35 por ciento de los aviones nuevos fueron construidos en materiales compuestos.\nMateriales compuestos es un término muy amplio y puede significar materiales como fibra de vidrio, fibra de carbono, Kevlar, y combinaciones de todo lo anterior. La construcción con compuestos ofrece dos ventajas: revestimientos extremadamente lisos y la capacidad de formar fácilmente estructuras curvas complejas o estructuras aerodinámicas [Figura 2-14]\nMateriales compuestos en aviones Los materiales compuestos son sistemas de matriz reforzados con fibra. La matriz es el "pegamento" que se utiliza para mantener las fibras entre sí y, una vez\ncurada, le da forma a las partes, pero las fibras llevan la mayor parte del trabajo. Hay muchos tipos de fibras\ny sistemas de matriz.\nEn el avión, el más común es la matriz de resina epoxídica, que es un tipo de termo-plástico. En comparación con otras opciones como la resina de poliéster, la epoxi es más fuerte y tiene buenas propiedades a altas temperaturas. Hay muchos tipos\ndiferentes de resinas epoxi, con una amplia gama de propiedades estructurales, tiempos de curado y temperaturas, y costos.\nFigura 2-14. Avión en materiales compuestos.\nLas fibras de refuerzo más comunes utilizados en la construcción de aviones son la fibra de vidrio y la fibra de carbono. La fibra de vidrio tiene buena resistencia a la tracción y a la compresión, buena resistencia al impacto, es fácil trabajar, y es relativamente barata y fácilmente disponible. Su principal desventaja es que es relativamente pesada, y es difícil hacer una estructura que soporte cargas más livianas que una estructura de aluminio equivalente.\nVentajas de los materiales compuestos La construcción en compuestos ofrece varias ventajas sobre el metal, madera o tela, siendo su menor peso lo más citado. El menor peso no siempre es automático. Hay que recordar que la construcción de una aeronave con compuestos no garantiza que será más liviana,\nsino que depende de la estructura, así como el tipo de compuesto que se utiliza.\nUna ventaja más importante es que una estructura de compuestos, aerodinámica, con curvas muy suaves reduce la resistencia. Esta es la razón principal por la que los diseñadores de planeadores cambiaron de metal y madera a los materiales compuestos en la década de 1960.Los compuestos también ayudan a enmascarar la señal de radar de los aviones "stealth", como el B-2 y el F-22. Hoy en día, los compuestos se pueden encontrar en aviones tan variados como los la mayoría de planeadores hasta los nuevos helicópteros.\nOtra de las ventajas de los materiales compuestos es su buen rendimiento en un entorno de flexión, como en las palas del rotor del helicóptero. Los compuestos no sufren de fatiga del metal y formación de grietas al igual que los metales. Si bien necesita una ingeniería cuidadosa, las palas en material compuesto pueden tener considerablemente más vida de uso que las palas de metal, y la mayoría de los nuevos helicópteros grandes tienen todas las palas en compuestos, y en muchos casos, rotores en materiales compuestos.\nDesventajas de los materiales compuestos La construcción con composite viene con su propio conjunto de desventajas, la más importante de las cuales es la falta de una prueba visual de daños. Los compuestos responden al impacto de manera diferente a otros materiales estructurales, y muchas veces no hay signos obvios de daños. Por ejemplo, si un auto choca un fuselaje de aluminio, puede abollar el fuselaje. Si el fuselaje no está abollado, no hay ningún daño. Si el fuselaje está abollado, el daño es visible y se hacen las reparaciones.\nEn una estructura de material compuesto, un impacto de baja energía, tales como un golpe o una caída de herramientas, puede no dejar signo visible del impacto en la superficie. Por debajo del punto de impacto puede haber amplias delaminaciones, extendiéndose en un área en forma de cono desde el lugar del golpe. El daño en la parte posterior de la estructura puede ser importante y extenso, pero estar oculto a la vista. Cada vez que uno tiene razones para pensar que pudo haber un golpe, aunque sea menor, lo mejor es\nconseguir un inspector familiarizado con compuestos para examinar la estructura para determinar el daño subyacente. La aparición de áreas blanquecinas en una estructura de fibra de vidrio es un buen indicio de que se han producido delaminaciones de la fibra.\nUn impacto de mediana energía resulta en un aplastamiento local de la superficie, lo que debe ser visible a la vista. El área dañada es mayor que el área aplastada visible, y tendrá que ser reparada. Un impacto de alta energía, tales como el impacto de aves o granizo durante el vuelo, resulta en una perforación y una estructura seriamente dañada. En impactos de media y alta energía, el daño es visible para el ojo, pero el impacto de baja energía es difícil de detectar. [Figura 2-15]\nFigura 2-15. La energía de impacto afecta la visibilidad, así como la severidad, del daño en estructuras de compuestos. Impactos de alta y media energía, aunque severos, son fáciles de detectar. Los de baja energía pueden ocultar el daño.\nSi un impacto resulta en delaminaciones, el aplastamiento de la superficie, o una perforación, entonces es obligatoria una reparación. Hasta tanto se repare, el área dañada debe ser cubierta y protegida de la lluvia. Muchas piezas de material compuesto se componen de finas láminas sobre un núcleo en nido de abejas, creando una estructura en "sándwich". Excelentes por razones de rigidez estructural, esta estructura es un blanco fácil para la entrada de agua, lo que lleva a problemas posteriores. Un trozo de cinta sobre la perforación es una buena manera de protegerlo del agua, pero no es una reparación estructural. El uso de un relleno en pasta para cubrir los daños, aunque aceptable para fines cosméticos, tampoco es una reparación estructural.\nEl potencial daño por calor a la resina es otra desventaja del uso de materiales compuestos. Mientras que "cuan caliente" depende del sistema de resina elegido, muchas resinas epoxi comienzan a debilitarse a más de 65 ° C. La pintura blanca en los compuestos se utiliza a menudo para minimizar este problema. Por ejemplo, la parte inferior de un ala que está pintada de negro frente a una plataforma de asfalto negro en un día caluroso y soleado, puede llegar a estar hasta 100 ° C. La misma estructura, pintada de blanco, rara vez supera los 60 ° C. Como resultado, los aviones con composites tienen a menudo recomendaciones específicas sobre los colores de pintura permitidos. Si el avión es repintado, estas recomendaciones deben ser seguidas. Daño por calor también puede ocurrir debido a un incendio. Incluso un pequeño fuego por los frenos, rápidamente extinguido, puede dañar la superficie inferior del ala, patas del tren de aterrizaje, o los carenados de la rueda.\nDerrames de líquidos sobre composites Algunos se preocupan por el derrame de combustible, aceite o líquido hidráulico en superficies de material compuesto. Estos generalmente no son un problema con los modernos compuestos de resina epoxi. Por lo general, si el derrame no ataca la pintura, no le hará daño el compuesto base. Algunos aviones utilizan tanques de combustible de fibra de vidrio, por ejemplo, en el que el combustible está directamente contra la superficie de la resina sin utilizar sellador. Si la estructura de fibra de vidrio se hace con algunos de\nlos tipos más baratos de resina de poliéster, puede ser un problema cuando se utiliza combustible de autos con etanol en la mezcla. Los tipos más caros de resina de poliéster, así como la resina epoxi, se puede utilizar con combustible de automóviles, así como gas de aviación (AVGAS) de 100 octanos.\nProtección contra rayos La protección contra rayos es una consideración importante en el diseño de aeronaves. Cuando un avión es alcanzado por un rayo, se entrega una gran cantidad de energía a la estructura. Ya sea que vuele un avión ligero o un avión de aerolínea, el principio básico de protección contra rayos es el mismo. Para cualquier tamaño de avión, la energía del rayo debe ser extendido por un área de gran superficie para reducir los amperes por centímetro cuadrado a un nivel aceptable.\nSi un rayo cae sobre un avión de aluminio, la energía eléctrica se conduce naturalmente a través de la estructura de aluminio. El desafío es mantener la energía alejada de la aviónica, los sistemas de combustible, etc., hasta que se pueda conducir sin peligro fuera del avión. El revestimiento exterior de la aeronave es el camino de menor resistencia.\nEn un avión hecho de compuestos, la fibra de vidrio es un excelente aislante eléctrico, mientras que la fibra de carbono conduce la electricidad, pero no tan fácilmente como el aluminio. Por lo tanto, conductividad eléctrica adicional se debe agregar a la capa exterior en compuestos. Esto se hace generalmente con finas mallas de metal pegadas a la superficie. Mallas de aluminio y de cobre son los dos tipos más comunes, con el aluminio utilizado en fibra de vidrio y el cobre en la fibra de carbono. Todas las reparaciones estructurales en las áreas protegidas contra rayos también debe incluir la malla, así como la estructura subyacente.\nEn aeronaves en compuesto con antenas de radio internas, en la zona de la antena debe haber "ventanas" en la malla contra rayo. Antenas de radio internas se pueden ubicar en los materiales compuestos de fibra de vidrio debido a que la fibra de vidrio es transparente a las frecuencias de radio, y la fibra de carbono no.\nEl futuro de los materiales compuestos En las décadas posteriores a la Segunda Guerra Mundial, los materiales compuestos se han ganado un papel importante en el diseño de aeronaves. Su resistencia a la corrosión y flexibilidad, así como la relación resistencia-peso, indudablemente seguirá al frente de los diseños de los aviones más innovadores en el futuro. Desde el Cirrus SR-20 hasta el Boeing 787, es obvio que los compuestos han encontrado un\nlugar en la construcción de aviones y están aquí para quedarse. [Figura 2-16]\nFigura 2-16. Materiales compuestos en las aero- naves tales como, Columbia 350 (arriba), Boeing 787 (medio), y HH-65 (abajo).\nHasta hace poco, la mayoría de los aviones categoría general estaban equipados con instrumentos individuales utilizados en conjunto para operar con seguridad y maniobrar la aeronave. Con el lanzamiento de la pantalla electrónica de vuelo (EFD), los instrumentos convencionales se han sustituido por múltiples pantallas de cristal líquido (LCD). La pantalla principal se instala frente a la posición del piloto, a la izquierda, y se conoce como pantalla principal de vuelo (PFD). Una segunda pantalla,\nsituada aproximadamente en el centro del panel de instrumentos, que se conoce como pantalla multifunción (MFD). Estas dos pantallas ordenan los paneles de instrumentos, aumentando la seguridad. Esto se ha logrado mediante la utilización de instrumentos de estado sólido que tienen una tasa de fallos mucho menores que la instrumentación analógica convencional. [Figura 2-17]\nFigura 2-17. Panel analógico (arriba) y panel digital (abajo) de un Cessna 172.\nCon las mejoras actuales en aviónica y la introducción de EFD, los pilotos con cualquier nivel de experiencia necesitan un conocimiento de los sistemas de control de vuelo, así como una comprensión de cómo la automatización se une con la toma de decisiones. Estos temas se tratan en detalle en el capítulo 17.\nYa sea que una aeronave cuenta con instrumentos analógicos o digitales, la instrumentación se divide en tres categorías diferentes: rendimiento o performance, control y navegación.\nInstrumentos de performance Los instrumentos de performance muestran el desempeño real de la aeronave. La performance se determina con referencia al altímetro, el velocímetro o anemómetro, el indicador de velocidad vertical (VSI) o variómetro, el indicador de rumbo, y el indicador de\ngiros y viraje. Los instrumentos de performance reflejan directamente el desempeño que está logrando la aeronave. La velocidad de la aeronave se puede leer en el indicador de velocidad. La altitud se puede leer en el altímetro. El rendimiento en ascenso puede ser determinado por referencia al VSI. Otros instrumentos de performance disponibles son el indicador de rumbo, el indicador de ángulo de ataque, y el inclinómetro (indicador de resbale/derrape). [Figura\nInstrumentos de control Los instrumentos de control [Figura 2-19] muestran en forma inmediata cambios de actitud y potencia, y están calibrados para permitir ajustes en incrementos precisos. El instrumento para la visualización de actitud es el horizonte artificial o indicador de actitud. Los instrumentos de control no indican la velocidad o la altitud del avión. Para determinar estas variables y otras, el piloto debe observar los instrumentos de performance.\nInstrumentos de Navegación Los instrumentos de navegación indican la posición de la aeronave en relación con una estación de navegación seleccionada. Este grupo de instrumentos incluye varios tipos de indicadores de curso, indicadores de distancia, indicadores de la senda de planeo, e indicadores de dirección. Las aeronaves más modernas, con instrumentos más avanzados tecnológicamente proporcionan información de posición más precisa.\nLos instrumentos de navegación comprenden indicadores de GPS, radio omni-direccional de muy alta frecuencia (VOR), baliza no direccional (ADF), y sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS). Los instrumentos indican la posición relativa a una estación de navegación seleccionada. También brinda información para que la aeronave puede maniobrar siguiendo una ruta predeterminada.\nEl GPS es un sistema de navegación por satélite integrado por una red de satélites colocados en órbita por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. El GPS fue originalmente usado para aplicaciones militares, pero en la década de 1980s el gobierno autorizó el sistema para uso civil. El GPS funciona en todas las condiciones meteorológicas, en cualquier parte del mundo, las 24 horas del día. Un receptor GPS debe estar sincronizado con la señal de al menos tres satélites para calcular una posición bidimensional (latitud y longitud) y el movimiento. Con cuatro o más satélites a la vista, el receptor puede\ndeterminar la posición tridimensional (latitud, longitud y altitud).\nEn este capítulo se ofrece una visión general de las estructuras de las aeronaves. Un conocimiento más profundo de las estructuras de los aviones puede ser obtenido a través de programas interactivos en línea a través de organizaciones de aviación.\nFigura 2-18. Instrumentos de performance.\nFigura 2-19. Instrumentos de control.\nEste capítulo examina las leyes físicas fundamentales que rigen las fuerzas que actúan sobre una aeronave en vuelo, y el efecto que estas leyes naturales y las fuerzas tienen sobre la performance de las aeronaves. Para controlar una aeronave, sea un avión, helicóptero, planeador, o globo, el piloto debe comprender los principios en juego y aprender a usar o contrarrestar estas fuerzas naturales.\nLa atmósfera es una capa de aire que rodea la Tierra y nace en su superficie. Es una parte de la Tierra como el mar o el suelo, pero el aire se diferencia de la tierra y el agua, en que es una mezcla de gases. Tiene masa, peso y forma indefinida. La atmósfera está compuesta de 78 % de nitrógeno, 21% de oxígeno, y 1% de otros gases, como el argón o el helio. Algunos de estos elementos son más pesados que otros. Los elementos más pesados, como el oxígeno, se depositan en la superficie de la Tierra, mientras que los más livianos se elevan una región de mayor altitud. La mayor parte del oxígeno de la atmósfera se encuentra por debajo de 35.000 pies de altitud. El aire, siendo un fluido, es capaz de fluir y cambiar de forma sometido a presiones, incluso pequeñas, ya que carece de cohesión molecular fuerte. Por ejemplo, un gas llena completamente cualquier recipiente en el que se coloca, expandiéndose o contrayéndose para ajustar su forma a los límites del contenedor.\nPresión Atmosférica Aunque hay distintos tipos de presión, los pilotos se ocupan principalmente de la presión atmosférica. Es uno de los factores básicos en los cambios de clima, ayuda a la sustentación de un avión, y acciona algunos de los instrumentos de vuelo importantes. Estos instrumentos son el altímetro, velocímetro, indicador de velocidad vertical, y medidor de presión del múltiple de admisión.\nEl aire es muy ligero, pero tiene masa y se ve afectada por la atracción de la gravedad. Por lo tanto, al igual que cualquier otra sustancia, tiene peso, y debido a su peso, tiene fuerza. Ya que es una sustancia fluida, esta fuerza se ejerce por igual en todas direcciones, y su efecto sobre los cuerpos en el aire se llama presión. En condiciones estándar a nivel del mar, la presión media ejercida por el peso de la atmósfera es de aproxima- damente 1kg fuerza por centímetro cuadrado de la superficie, o 1.013,2 milibares (mb). Su espesor es limitado; por lo tanto, cuanto mayor sea la altitud, menos aire hay por encima. Por esta razón, el peso de la atmósfera a 18.000 pies es la mitad de lo que es en el nivel del mar.\nLa presión de la atmósfera varía con el tiempo y lugar. Debido a las cambiantes presiones atmosféricas, se desarrollo una referencia estándar. La atmósfera estándar a nivel del mar tiene una temperatura de 15°C\nFigura 3-2. Presión estándar a nivel del mar\ny una presión en la superficie de 29,92 pulgadas de mercurio ("Hg), o 1.013,2 mb. [Figura 3-1]\nCon una variación vertical (gradiente) de temperatura estándar, esta disminuye a razón de aproximadamente 2\n° C por cada mil pies hasta 36.000 pies, donde está\naproximadamente a -55 ° C. Por encima de este punto,\nla temperatura se considera constante hasta 80.000 pies.\nCon un gradiente de presión estándar, esta disminuye a\nun ritmo de aproximadamente 1 "Hg o 30 mb por cada 1.000 pies que se gana de altitud hasta 10.000 pies. [Figura 3-2] La Organización Internacional de Aviación Civil Internacional (OACI) ha establecido esto como un estándar a nivel mundial, y se refiere a menudo como Atmósfera Estándar Internacional (ISA) o la atmósfera estándar de la OACI. Cualquier temperatura o presión que difiere de los gradientes estándar se considera temperatura o presión no estándar.\nFigura 3-2. Propiedades de atmósfera estándar\nAltitud de presión Altitud de presión es la altura sobre un plano de referencia estándar, que es un nivel teórico, donde el peso de la atmósfera es de 29,92 "Hg (1.013,2 mb), medido por el barómetro. Un altímetro es básicamente un barómetro sensible calibrado para indicar la altitud en la atmósfera estándar. Si el altímetro está ajustado para 1.013,2 mb, la altitud indicada es la altitud de presión. A medida que la presión atmosférica cambia, el nivel de referencia puede estar por debajo, en o sobre el nivel del mar. La altitud de presión es importante como base para determinar la performance del avión, así como para la asignación de niveles de vuelo a los aviones que operan por encima de un determinado nivel (nivel de transición).\nAltitud de densidad El nivel de referencia estándar es una altitud de presión teórica, pero las aeronaves operan en una atmosfera no estándar (real) y la altitud de densidad se utiliza para relacionar el rendimiento aerodinámico en la atmósfera real. La altitud de densidad es la distancia vertical sobre el nivel del mar en la atmósfera estándar a la cual se encuentra una determinada densidad. La densidad del aire tiene efectos significativos en el rendimiento de la aeronave, ya que a medida que el aire se vuelve menos denso, se reduce:\n• Potencia debido a que el motor toma menos aire.\n• Empuje porque una hélice es menos eficiente en el aire menos denso. • Sustentación debido a que el aire menos denso ejerce menos fuerza en las alas.\nLa altitud de densidad es la altitud de presión corregida por la temperatura real. A medida que la densidad del aire aumenta (menor altitud de densidad), aumenta la performance de las aeronaves y a la inversa, a medida que disminuye la densidad del aire (mayor altitud de densidad), disminuye el rendimiento de la aeronave. Una disminución en la densidad del aire significa una mayor altitud de densidad; un aumento de la densidad del aire significa una altitud de densidad más baja. La\naltitud de densidad se utiliza en el cálculo del rendimiento de la aeronave, ya que bajo condiciones atmosféricas normales, el aire en todos los niveles en la atmósfera no sólo tiene una densidad específica, su altitud de presión y la altitud de densidad identifican al mismo nivel.\nEl cálculo de la altitud de densidad implica la consideración de la presión (altitud de presión) y la temperatura. Puesto que los datos de performance de las aeronaves en cualquier nivel se basan en la densidad del aire en condiciones estándar, estos datos se aplican a cada nivel de densidad del aire que puede no ser idéntica a la indicación del altímetro. En condiciones mayores o menores que el estándar, estos niveles no se pueden determinar directamente del altímetro.\nLa altitud de densidad se determina en primer lugar encontrando la altitud de presión, y luego corregir esta altitud con las variaciones de temperatura reales. Dado que la densidad varía directamente con la presión, e inversamente con la temperatura, una altitud de presión dada puede existir para un amplio rango de temperatura, si permitimos variar la densidad. Sin embargo, una densidad conocida ocurre para cualquier temperatura y altitud de presión. La densidad del aire tiene un efecto marcado en el rendimiento de los aviones y motores. Independientemente de la altitud real en que la aeronave está operando, el desempeño será como si volara a una altura igual a la altitud de densidad existente.\nLa densidad del aire se ve afectada por los cambios de altitud, temperatura y humedad. Una altitud de densidad alta se corresponde al aire poco denso, mientras que la altitud de densidad baja corresponde al aire denso. Las condiciones que dan lugar a una altitud de densidad alta son elevaciones altas, bajas presiones atmosféricas, altas temperaturas, alta humedad, o alguna combinación de estos factores. Las elevaciones más bajas, altas presiones atmosféricas, bajas temperaturas y baja humedad son indicativos de altitud de densidad baja.\nEfecto de la presión sobre la densidad Como el aire es un gas, puede ser comprimido o expandido. Cuando el aire se comprime, una mayor cantidad de aire ocupa un determinado volumen. Por el contrario, cuando la presión en un determinado volumen de aire disminuye, el aire se expande y ocupa un espacio mayor. A una presión más baja, la columna\nde aire original contiene una masa de aire menor. La densidad decrece porque la densidad es directamente proporcional a la presión. Si se duplica la presión, la densidad se duplica; si la presión baja, la densidad baja. Esto es cierto sólo a una temperatura constante.\nEfecto de la temperatura sobre la densidad Incrementando la temperatura de una sustancia disminuye su densidad. Por el contrario, disminuyendo la temperatura se incrementa la densidad. Por lo tanto, la densidad del aire varía inversamente con la temperatura. Esto es cierto sólo a presión constante.\nEn la atmósfera, la temperatura y la presión disminuyen con la altura, y tienen efectos contrarios de la densidad. Sin embargo, la caída más rápida de la presión con la altitud por lo general tiene efecto dominante. Por lo tanto, los pilotos pueden esperar una disminución de la densidad con la altitud.\nEfecto de la humedad en la densidad Los párrafos anteriores se refieren al aire perfectamente seco. En realidad, nunca está completamente seco. La pequeña cantidad de vapor de agua suspendida en la atmósfera puede ser casi insignificante en ciertas condiciones, pero en otras condiciones la humedad puede ser un factor importante en el rendimiento de un avión. El vapor de agua es más liviano que el aire y, en consecuencia, el aire húmedo es más liviano que el aire seco. Por lo tanto, a medida que el contenido de agua del aire aumenta, el aire se vuelve menos denso, incrementándose la altitud de densidad y disminuyendo de rendimiento. Es más liviano o menos denso cuando, en determinadas condiciones, contiene la máxima cantidad de vapor de agua.\nLa humedad, también llamada humedad relativa, se refiere a la cantidad de vapor de agua contenido en la atmósfera, y se expresa como un porcentaje de la cantidad máxima de vapor de agua puede contener el aire. Esta cantidad varía con la temperatura. El aire cálido contiene más vapor de agua, mientras que el aire frío tiene menos. El aire perfectamente seco que no contiene vapor de agua tiene una humedad relativa del cero por ciento, mientras que el aire saturado, que no puede contener más vapor de agua, tiene una humedad relativa del 100 por ciento. La humedad por sí sola no es generalmente considerada un factor importante en el cálculo de la altitud de densidad y el rendimiento de la aeronave, pero contribuye.\nA medida que aumenta la temperatura, el aire puede\ncontener una mayor cantidad de vapor de agua. Al comparar dos masas de aire separadas, la primera cálida y húmedo (ambas cualidades que tienden a aligerar el aire) y la segunda fría y seca (ambas cualidades que lo\nhacen más denso), la primera debe ser menos densa que\nla segunda. La presión, temperatura, humedad y tienen\nuna gran influencia en el rendimiento de la aeronave debido a su efecto sobre la densidad.\nEn cualquier caso, los efectos de la humedad en la altitud de densidad incluyen una disminución en el rendimiento general, en condiciones de humedad alta.\nLeyes del movimiento de Newton La formación de sustentación ha sido históricamente la adaptación, en los siglos pasados, de leyes básicas de la física. Estas leyes, aunque aparentemente aplicables a todos los aspectos de la sustentación, no responden a cómo se forma la sustentación. De hecho, consideremos los perfiles aerodinámicos simétricos que producen una sustentación significante.\nLas leyes físicas fundamentales que rigen las fuerzas que actúan sobre un avión en vuelo se adoptaron a partir de teorías postuladas desarrolladas antes que cualquier ser humano haya volado un avión con éxito.\nEl uso de estas leyes físicas se inició con la revolución\ncientífica, que comenzó en Europa en el 1600. Impulsado por la creencia de que el universo funciona de una manera predecible abierto a la comprensión humana, muchos filósofos, matemáticos, científicos, e inventores pasaron toda su vida descubriendo los secretos del universo. Uno de los más conocidos fue Sir Isaac Newton, que no sólo formuló la ley de gravitación universal, sino también describió las tres leyes básicas del movimiento.\nPrimera Ley de Newton: "Cada objeto persiste en su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme a menos que sea obligado a cambiar ese estado por fuerzas impuestas sobre él"\nEsto significa que nada comienza o deja de moverse hasta que alguna fuerza externa lo obliga. Un avión estacionado en plataforma permanece en reposo a menos que se aplique una fuerza lo suficientemente fuerte como para vencer su inercia. Una vez que se\nmueve, su inercia lo mantiene en movimiento, sujeto a las distintas fuerzas que actúen sobre él. Estas fuerzas pueden acelerar su movimiento, hacerlo más lento, o cambiar su dirección.\nSegunda Ley de Newton: "La fuerza es igual a la variación en la cantidad de movimiento en el tiempo. Para una masa constante, la fuerza es igual a la masa por la aceleración. "\nCuando un cuerpo se halla sometido a una fuerza constante, la aceleración resultante es inversamente proporcional a la masa del cuerpo y es directamente proporcional a la fuerza aplicada. Esto toma en cuenta los factores que intervienen para vencer la Primera Ley de Newton. Cubre tanto los cambios en dirección como velocidad, incluyendo el inicio del movimiento (aceleración positiva) hasta la detención (aceleración negativa o desaceleración).\nTercera Ley de Newton: "Para cada acción hay una reacción igual y opuesta."\nEn un avión, la hélice se mueve y empuja el aire hacia atrás y, en consecuencia, el aire empuja la hélice (y por lo tanto el avión) en la dirección opuesta, hacia adelante. En un jet el motor expulsa gases calientes hacia atrás, la fuerza de reacción igual y opuesta empuja el motor y fuerza al avión hacia adelante.\nEfecto Magnus En 1852, el físico y químico alemán Heinrich Gustav Magnus (1802-1870), hizo estudios experimentales de las fuerzas aerodinámicas en esferas y cilindros giratorios (El efecto ya había sido mencionado por Newton en 1672, al parecer en lo que respecta a las esferas o pelotas de tenis). Estos experimentos condujeron al descubrimiento del efecto Magnus, que ayuda a explicar la teoría de la sustentación.\nFlujo de aire contra un cilindro estático Si el aire fluye en contra de un cilindro que no está girando, el flujo de aire por encima y por debajo del cilindro es idéntico y las fuerzas son iguales. [Figura 3-\nUn cilindro rotatorio en un fluido inmóvil En la figura 3-3B, el cilindro rota hacia la derecha y se observa desde el lado mientras se está inmerso en un fluido. La rotación del cilindro afecta el fluido que rodea el cilindro. El flujo alrededor del cilindro giratorio difiere del flujo alrededor de un cilindro\nestacionario debido a la resistencia causada por dos factores: viscosidad y fricción.\nViscosidad La viscosidad es la propiedad de un fluido o semifluido que resiste su flujo. Esta resistencia al flujo es medible debido a la tendencia molecular de los fluidos a adherirse entre sí hasta cierto punto. Los fluidos de alta viscosidad resisten el flujo, los de baja viscosidad fluyen fácilmente.\nCantidades similares de agua y aceite derramados por dos rampas idénticas muestran la diferencia en la viscosidad. El agua parece fluir libremente, mientras que el aceite fluye más lentamente.\nDebido a la resistencia al movimiento molecular que conlleva la viscosidad, la grasa es muy viscosa debido a que sus moléculas se resisten al flujo. La lava caliente es otro ejemplo de un fluido viscoso. Todos los fluidos son viscosos y tienen una resistencia al flujo, ya sea que esta se observe o no. El aire es un ejemplo de un fluido cuya viscosidad no puede ser observada.\nComo el aire tiene propiedades viscosas, se resiste al flujo hasta cierto punto. En el caso del cilindro que gira dentro de un fluido (aceite, agua o aire), el fluido (no importa lo que sea) se resiste a fluir sobre la superficie del cilindro.\nFricción La fricción es el segundo factor actuando cuando un fluido fluye alrededor de un cilindro giratorio. La fricción es la resistencia que una superficie u objeto encuentra cuando se mueve sobre otro, y existe entre un fluido y la superficie sobre la cual fluye.\nSi fluidos idénticos se vierten por la rampa, fluyen de la misma manera y con la misma velocidad. Si la superficie de una rampa está cubierta con pequeños gránulos, el flujo por las rampas difiere significa- tivamente. La rampa de superficie rugosa impide el flujo del fluido debido a la resistencia de la superficie (por fricción). Es importante recordar que todas las superficies, no importa lo lisas que parecen, no son lisas e impiden el flujo de un fluido. Tanto la superficie de un ala y el cilindro giratorio tienen una cierta rugosidad, aunque a un nivel microscópico, provocando la resistencia de un fluido a fluir. Esta reducción en la velocidad del flujo de aire sobre una superficie es causada por la fricción de la superficie o resistencia.\nFigura 3-3. A ilustra circulación uniforme. B ilustra el incremento de flujo por encima de un cilindro rotatorio. La velocidad del flujo es más incrementada aun cuando el cilindro rotatorio está en una corriente de aire en movimiento (C). Las moléculas de aire cerca de la superficie de un objeto son frenadas y hasta detenidas. D es un ejemplo del típico aluminio usado en construcción de aviones que incluye bordes de ataque de alas como se muestra en E (izquierda). Cuando se amplifica a 1.500x (E derecha) el aluminio pulido es visiblemente rugoso. Esto muestra como el flujo es afectado por irregularidades moleculares de la superficie.\nAl pasar sobre una superficie, las moléculas se pegan de hecho a la superficie, ilustrado por el cilindro rotatorio en un fluido que no se mueve. Por lo tanto,\n1. En el caso del cilindro giratorio, las partículas del aire cerca de la superficie que resisten al movimiento tienen una velocidad relativa cercana a cero. La rugosidad de la superficie impide su movimiento.\n2. Debido a la viscosidad del fluido, las moléculas en la superficie arrastran o tiran, el flujo sobre ellas en el sentido de rotación debido a la adherencia del fluido a sí mismo.\nTambién hay una diferencia en el flujo alrededor del cilindro rotatorio y el flujo alrededor de un cilindro estático. Las moléculas en la superficie del cilindro giratorio no están en movimiento relativo al cilindro, giran hacia la derecha con el cilindro. Debido a la viscosidad, estas moléculas arrastran a otras encima de ellas resultando en un aumento del flujo en el sentido de las agujas del reloj. Sustituyendo el aire por otros fluidos resulta en una mayor velocidad de circulación de aire sobre el cilindro, simplemente porque más moléculas se mueven en sentido horario.\nFigura 3-4. La circulación de aire alrededor de un perfil ocurre cuando el punto de estancamiento frontal esta debajo del borde de ataque y el posterior está detrás del borde de salida.\nCilindro rotatorio en un fluido en movimiento Cuando el cilindro rota en un fluido que también se está moviendo, el resultado es un mayor flujo circulatorio en la dirección del cilindro giratorio. [Figura 3-3C] Agregando movimiento al fluido, la magnitud del flujo aumenta.\nLas mayores diferencias de velocidad son a 90° desde el movimiento relativo entre el cilindro y el flujo de aire. Además, y como se muestra en la Figura 3-4, en el punto "A", existe un punto de estancamiento donde la corriente de aire impacta en la parte frontal del perfil, dividiéndose; parte del aire pasa por encima y parte por debajo. Otro punto de estancamiento existe en "B", donde las dos corrientes de aire y vuelven a juntarse y retoman velocidades idénticas. Cuando se ve desde un lado, se crea una corriente ascendente por delante del perfil y descendente en la parte trasera.\nEn el caso de la figura 3.4, la máxima velocidad se encuentra en la parte superior del perfil, con la menor velocidad en la parte inferior. Debido a que estas velocidades están asociados con un objeto (en este caso, un perfil aerodinámico) se les llama velocidades locales, ya que no existen fuera del sistema de sustentación que producen. Este concepto puede aplicarse fácilmente a un ala u otro tipo de superficie. Debido a que existe una diferencia de velocidad por encima y por debajo del ala, el resultado es una mayor presión en la parte inferior del ala y una menor presión en la parte superior del ala.\nEsta área de baja presión produce una fuerza ascendente conocida como el Efecto Magnus, el fenómeno físico por el cual la rotación de un objeto afecta su trayectoria en un fluido, incluyendo el aire. Dos aerodinamicistas, Martin Kutta y Nicolai Joukowski, eventualmente midieron y calcularon las fuerzas para la ecuación de sustentación en un cilindro rotatorio (el teorema de Kutta-Joukowski).\nPara resumir el efecto Magnus, un perfil con un AOA (ángulo de ataque) positivo desarrolla una circulación del aire sobre la superficie superior del ala. Su borde de salida afilado fuerza al punto de estancamiento posterior a estar por detrás del borde de salida, mientras que el punto de estancamiento frontal cae por debajo del borde de ataque. [Figura 3-4]\nPrincipio de Bernoulli de presión diferencial Medio siglo después de que Newton formuló sus leyes, Daniel Bernoulli, un matemático suizo, explicó cómo la presión de un fluido en movimiento (líquido o gas) varía con la velocidad del movimiento. El principio de Bernoulli establece que cuando la velocidad de un fluido en movimiento (líquido o gas) se incrementa, la presión dentro del líquido disminuye.\nFigura 3-5. La presión del aire disminuye en un tubo venturi.\nUna aplicación práctica del Principio de Bernoulli es\nel tubo venturi. El tubo venturi tiene una entrada de\naire que se reduce en una garganta (punto de constricción) y una sección de salida que aumenta el diámetro hacia la parte posterior. El diámetro de la salida es el mismo que el de entrada. En la garganta, el flujo de aire se acelera y disminuye la presión; a la salida, el flujo de aire disminuye y la presión aumenta. [Figura 3-5]\nComo el aire es reconocido como un cuerpo y se acepta que se debe seguir las leyes mencionadas, se puede empezar a ver cómo y por qué el ala de un avión desarrolla sustentación. A medida que el ala se mueve por el aire, aumenta la velocidad del flujo de\naire sobre la superficie curva superior creando un área\nA pesar de que Newton, Magnus, Bernoulli, y cientos\nde otros científicos que estudiaron las leyes físicas del\nuniverso no tenían los laboratorios sofisticados disponibles hoy, iniciaron el camino a la visión contemporánea de cómo es creada la sustentación.\nUn perfil aerodinámico es una estructura diseñada para obtener una reacción sobre su superficie a partir del aire a través del cual se mueve. El aire actúa de diversas formas cuando es sometido a diferentes presiones y velocidades. Al observar un perfil típico, tales como la sección transversal de un ala, se pueden ver algunas características obvias de diseño. [Figura\n3-6] Tenga en cuenta que hay una diferencia en las curvaturas de las superficies superior e inferior del perfil. La curvatura de la superficie superior es más pronunciada que la de la superficie inferior, que normalmente es bastante plana.\nUna línea de referencia de uso frecuente en la discusión de perfiles es la línea de la cuerda, una línea recta trazada a través del perfil de conectando los extremos de los bordes de ataque y salida. La distancia de esta línea de cuerda a las superficies superior e inferior del ala denota la magnitud de la curvatura superior e inferior. Otra línea de referencia, a partir del borde de ataque al de salida, es la línea de curvatura media. Esta línea media es equidistante en todos los puntos de las superficies superior e inferior.\nUna perfil está construido de tal manera que su forma se aprovecha de la respuesta del aire a ciertas leyes físicas. Esto desarrolla dos acciones en la masa de aire:\nuna presión positiva de la masa de aire actuando debajo del ala, y una acción de presión negativa actuando sobre el ala.\nA medida que la corriente de aire golpea la superficie inferior relativamente plana de un ala o pala de rotor en un ángulo pequeño con la dirección del movimiento, el aire es forzado a rebotar hacia abajo, causando una reacción hacia arriba de sustentación positiva. Al mismo tiempo, la corriente de aire\nFigura 3-6. Sección de un perfil alar típico.\ngolpeando la parte superior curvada del borde de ataque se desvía hacia arriba. Un perfil está formado para provocar una acción del aire, y fuerza al aire hacia abajo, lo que provoca una reacción igual del aire, forzando al perfil hacia arriba. Si un ala se construye de tal forma que provoca una fuerza de sustentación mayor que el peso de la aeronave, el avión vuela.\nDiferentes perfiles tienen diferentes características de vuelo. Miles de perfiles han sido probados en túneles de viento y en vuelo real, pero no se ha encontrado un perfil que satisfaga todas las necesidades del vuelo. El peso, velocidad, y propósito de cada aeronave dictan la forma de su perfil. El perfil más eficiente para la producción de sustentación es el que tiene una superficie inferior cóncava. Como diseño fijo, este tipo de perfil sacrifica demasiada velocidad, mientras produce sustentación y no es adecuado para vuelos de alta velocidad. Los avances en ingeniería han hecho posible que hoy los jets de alta velocidad tomen ventaja de los perfiles cóncavos de alta sustentación. Los flaps de borde de ataque (Krueger) y flaps del borde de fuga (Fowler), cuando se extienden a partir de la estructura del ala, literalmente cambian el perfil a\nla forma cóncava clásica, generando mucha mayor sustentación durante las condiciones del vuelo lento.\nPor otro lado, un perfil que es perfectamente aerodinámico y ofrece poca resistencia al viento a veces no tiene suficiente fuerza de sustentación para levantar el avión del suelo. Por lo tanto, los aviones modernos tienen perfiles que están en medio de los diseños extremos. La forma varía de acuerdo a las necesidades del avión para el que fue diseñado. La Figura 3-7 muestra algunos de los perfiles más comunes.\nFigura 3-7. Diseños de perfiles.\nBaja presión superior En un túnel de viento o en vuelo, un perfil es simplemente un objeto aerodinámico dentro de una corriente de aire en movimiento. Si el perfil aerodinámico fuese de una forma de gota de agua, los cambios de velocidad y presión del aire que pasa sobre la parte superior e inferior sería el mismo en ambos lados. Pero si este perfil se cortara a la mitad longitudinalmente, daría lugar a una forma semejante a un perfil básico (ala). Si el perfil fuera inclinado de modo que el flujo de aire golpee en ángulo (ángulo de ataque, AOA), el aire moviéndose sobre el extradós se vería obligado a moverse más rápido que el aire que se mueve a lo largo de la parte inferior (intradós). Este aumento de velocidad reduce la presión sobre el perfil.\nAplicando el Principio de Bernoulli, el aumento de la velocidad del aire en la parte superior de un perfil produce una caída de presión. Esta baja presión es un\ncomponente de la sustentación total. La diferencia de presión entre las superficies superior e inferior de un ala por sí sola no produce la fuerza de sustentación total.\nEl flujo hacia abajo y atrás desde la superficie superior de un perfil aerodinámico crea una corriente descendente. Esta corriente se une con el flujo de la parte inferior del perfil en el borde de salida. Aplicando la tercera ley de Newton, la reacción de este flujo hacia atrás y abajo resulta en una fuerza hacia arriba y adelante en el perfil.\nAlta presión inferior Una cierta cantidad de sustentación es generada por las condiciones de presión debajo del perfil. Debido a la forma en que el aire fluye por debajo del perfil, se produce una presión positiva, sobre todo a mayores ángulos de ataque. Pero hay otro aspecto de este flujo de aire que debe ser considerado. En un punto cercano al borde de ataque, el flujo de aire prácticamente se detiene (punto de estancamiento) y luego aumenta gradualmente la velocidad. En un punto cerca del borde de salida, de nuevo se llega a una velocidad igual a la de la superficie superior. De conformidad con el principio de Bernoulli, donde se redujo el flujo de aire debajo del perfil, se crea una presión positivo hacia arriba, es decir, a medida que disminuye la velocidad de fluido, la presión debe aumentar. Dado que la diferencia de presión entre las superficies superior e inferior del perfil es mayor, aumenta el total de sustentación. Tanto el Principio de Bernoulli como las leyes de Newton están en funcionamiento cada vez que un perfil genera sustentación.\nDistribución de la presión Partiendo de experimentos realizados en modelos en túneles de viento y en aviones de tamaño completo, se ha determinado que a medida que el aire fluye a lo largo de la superficie de un ala en diferentes ángulos de ataque, hay regiones a lo largo de la superficie donde la presión es negativa o menor que la atmosférica, y regiones donde la presión es positiva, o mayor que la atmosférica. Esta presión negativa en la superficie superior crea una fuerza relativamente mayor en el ala que la causada por la presión positiva que resulta del aire que golpea la superficie inferior del ala. La Figura 3-8 muestra la distribución de la presión a lo largo de un perfil a tres diferentes ángulos de ataque. El promedio de la variación de presión para\nFigura 3-8. Distribución de presión en un perfil alar y cambios en el CP a diferentes AOA.\ncualquier ángulo de ataque se conoce como el centro de presión (CP). La fuerza aerodinámica actúa en este CP. A altos ángulos de ataque, el CP se mueve hacia adelante, mientras que a bajos ángulos de ataque el CP se mueve hacia atrás. En el diseño de estructuras de alas, este desplazamiento del CP es muy importante, ya que afecta a la posición de las cargas del aire impuestas a la estructura del ala en condiciones de\nAOA bajo y alto. El equilibrio aerodinámico de un avión y la capacidad de control se rigen por los cambios en el CP.\npesar de que se pueden citar ejemplos concretos en\nque cada uno de los principios puede predecir y\ncontribuir a la formación de sustentación, ésta es un tema complejo. La producción de sustentación es mucho más compleja que una simple diferencia de presión entre las superficies superior e inferior del perfil. De hecho, muchos perfiles no tienen una superficie superior más larga que la inferior, como en el caso de los perfiles simétricos. Estos se ven en aeronaves de alta velocidad con alas simétricas, o en las palas de rotor simétricas de muchos helicópteros cuyas superficies superior e inferior son idénticas. En ambos ejemplos, la relación del perfil con la corriente de aire que se aproxima (ángulo) es lo único que es diferente. Un avión de papel, que es simplemente una placa plana, tiene una parte inferior y superior exactamente de la misma forma y longitud. Aún así, estos perfiles crean sustentación, y el flujo circulante es en parte (o totalmente) responsable de la creación de sustentación.\nA medida que un perfil se mueve a través del aire, se\ninclina en contra de la corriente de aire, produciendo\nun flujo diferente causado por la relación del perfil con\nel aire que se acerca. Piense en una mano colocada\nfuera de la ventana de un auto a alta velocidad. Si la mano se inclina en una dirección u otra, la mano se mueva hacia arriba o hacia abajo. Esto es causado por deflexión, que a su vez hace que el aire gire alrededor del objeto dentro de la corriente de aire. Como resultado de este cambio, la velocidad del objeto cambia, tanto en magnitud como en dirección, resultando a su vez en una fuerza de velocidad y dirección medible.\nHasta este punto, la discusión se ha centrado en el flujo sobre las superficies superior e inferior de un perfil aerodinámico. Mientras que la mayoría de la sustentación se produce por estas dos dimensiones, una tercera dimensión, la punta del perfil también tiene un efecto aerodinámico. El área de alta presión en la parte inferior de un perfil aerodinámico empuja alrededor de la punta hacia el área de baja presión en\nla parte superior.[Figura 3-9] Esta acción crea un flujo\ngiratorio llamado vórtice de punta. El vórtice fluye detrás del perfil creando una corriente descendente que se extiende hasta el borde de salida del perfil. Esta corriente descendente resulta en una reducción general de la sustentación en la parte del perfil afectada.\nFigura 3-9. Vórtice de punta alar.\nLos aviones modernos de la aviación general tienen lo que se puede considerar como características de alto rendimiento. Por lo tanto, cada vez es más necesario que los pilotos vean y entiendan los principios en que se basa el arte de volar.\nEmpuje, resistencia, sustentación, y peso son las fuerzas que actúan sobre todos las aeronaves en vuelo. Comprender cómo trabajan estas fuerzas y saber cómo controlarlas con el uso de potencia y los controles de vuelo es esencial para el vuelo. Este capítulo trata de la aerodinámica del vuelo, cómo el diseño, peso, factores de carga, y la gravedad afectan a una aeronave durante las maniobras de vuelo.\n• Resistencia: fuerza de retardo hacia atrás causada por\nla irrupción del flujo de aire por el ala, el fuselaje, el rotor, y otros objetos que sobresalgan. La resistencia se opone al empuje, y actúa hacia atrás paralela al viento relativo.\n• Peso: la carga combinada de la propia aeronave, la\ntripulación, el combustible y la carga o el equipaje. El peso tira del avión hacia abajo debido a la fuerza de la gravedad. Se opone a la sustentación, y actúa verticalmente hacia abajo a través del centro de\ngravedad (CG) de la aeronave.\nEn vuelo estacionario, la suma de estas fuerzas opuestas es siempre cero. No puede haber un desequilibrio de fuerzas en vuelo estable y recto, basado en la Tercera Ley de Newton, que establece que para cada acción o fuerza hay una igual, pero contraria, reacción o fuerza. Esto es cierto en vuelo nivelado o cuando asciende o desciende.\nEsto no significa que las cuatro fuerzas son iguales. Esto significa que las fuerzas opuestas son iguales, y por lo tanto cancelan los efectos de cada una. En Figura 4-1 los vectores de fuerza de empuje, resistencia, sustentación, y peso parecen ser del mismo valor. La explicación usual dice (sin estipular que empuje y resistencia, no son iguales a peso y sustentación), que empuje es igual a resistencia y peso es igual a sustentación. Aunque básicamente es cierto, esta declaración puede ser engañosa. Se debe entender que,\nFigura 4-1. Relación de fuerzas actuantes en un avión\nen vuelo no acelerado, recto y nivelado, es cierto que las fuerzas opuestas de sustentación/peso son iguales. También son mayores que las fuerzas opuestas de empuje/resistencia que sólo son iguales entre sí. Por lo tanto, en vuelo estable:\n• La suma de todas las fuerzas hacia arriba (no sólo de\nsustentación) es igual a la suma de todas las fuerzas hacia abajo (no sólo el peso).\n• La suma de todas las fuerzas hacia adelante (no sólo\nempuje) es igual a la suma de todas las fuerzas hacia\natrás (no sólo la resistencia).\nEste perfeccionamiento de la antigua fórmula "empuje es igual a resistencia, sustentación es igual a peso" explica que una parte del empuje se dirige hacia arriba en los ascensos y actúa como si se tratara de sustentación mientras una parte del peso se dirige hacia atrás y actúa como si se tratara de resistencia. [Figura\nFigura 4-2. Vectores de fuerzas durante un ascenso\nLas discusiones de los conceptos anteriores se omiten frecuentemente en los textos de aeronáutica/manuales. La razón no es que son intrascendentes, sino porque las ideas principales con respecto a las fuerzas aerodinámicas que actúan sobre un avión en vuelo se puede presentar en sus elementos más esenciales, sin\nFigura 4-3. Angulo de ataque a varias velocidades\nintervenir en los aspectos técnicos de la aerodinámica. En efecto, teniendo en cuenta solo el vuelo nivelado, y los ascensos y descensos estables, sigue siendo cierto que la sustentación provista por el ala o rotor es la principal fuerza hacia arriba, y el peso es la fuerza hacia abajo primaria.\nMediante el uso de las fuerzas aerodinámicas de empuje, resistencia, sustentación, y peso, los pilotos pueden volar de forma controlada y segura. Una discusión más detallada de estas fuerzas se da posteriormente.\nEmpuje Para que un avión se mueva, se debe ejercer un empuje y ser mayor que la resistencia. El avión seguirá avanzando y ganando velocidad hasta que el empuje y la resistencia sean iguales. Con el fin de mantener una velocidad constante, empuje y resistencia deben permanecer iguales, así como sustentación y peso deben ser iguales para mantener una altitud constante. Si en vuelo nivelado, la potencia del motor se reduce, se reduce el empuje y el avión se desacelera. Mientras el empuje sea menor que la resistencia, el avión continúa desacelerándose hasta que su velocidad no es suficiente para mantenerlo en el aire.\nDel mismo modo, si la potencia del motor se\nincrementa, el empuje es mayor que la resistencia y la velocidad aumenta. Mientras el empuje continúe siendo mayor que la resistencia, el avión sigue acelerando. Cuando la resistencia iguale al empuje, el avión volará a una velocidad constante.\nCuando la velocidad es baja, el AOA debe ser relativamente alto, si se quiere mantener el equilibrio entre sustentación y peso. [Figura 4-3] Si disminuye el empuje y la velocidad disminuye, la sustentación se hace menor que el peso y el avión comienza a descender. Para mantener vuelo nivelado, el piloto puede aumentar el AOA una cantidad que va a generar una fuerza de sustentación igual al peso de la aeronave. Mientras el avión vuela más despacio, todavía mantiene el vuelo nivelado si el piloto tiene debidamente coordinados empuje y AOA.\nFigura 4-4. Algunas aeronaves tienen la habilidad de cambiar la dirección del empuje\nEl vuelo recto y nivelado a baja velocidad ofrece unas condiciones interesantes en relación con el equilibrio de fuerzas, ya que con el avión en una actitud de nariz arriba, hay una componente vertical del empuje que le ayuda a sustentarlo. Por un lado, la carga alar tiende a ser menos de lo esperado. La mayoría de los pilotos son conscientes de que un avión entrará en pérdida, en igualdad de condiciones, a una velocidad inferior con potencia que sin potencia. (El flujo de aire inducido por la hélice sobre las alas también contribuye a ello.) Sin embargo, si el análisis se limita a las cuatro fuerzas, como generalmente se hace en vuelo a baja velocidad el empuje es igual a la resistencia, y la sustentación es igual al peso.\nSi el AOA no se coordina (disminuye) con el incremento de empuje, el avión ascenderá. Sin embargo, disminuyendo el AOA se modifica la sustentación, manteniéndose igual al peso, y el avión permanece en vuelo nivelado. El vuelo nivelado a AOA ligeramente negativo es posible a muy alta velocidad. Es evidente entonces, que el vuelo nivelado se puede realizar con cualquier AOA entre el ángulo de pérdida y los ángulos negativos relativamente pequeños que se encuentran a gran velocidad.\nAlgunos aviones tienen la capacidad de cambiar la dirección del empuje en lugar de cambiar el AOA. Esto se logra pivotando los motores o vectorizando los gases de escape. [Figura 4-4]\nResistencia Resistencia es la fuerza que resiste el movimiento de una aeronave en el aire. Hay dos tipos básicos: la resistencia parásita y la resistencia inducida. La primera se llama parásita, ya que de ninguna manera funciona en ayuda del vuelo, mientras que la segunda, la resistencia inducida, es el resultado de un perfil desarrollando sustentación.\nResistencia parásita La resistencia parásita se compone de todas las fuerzas que trabajan para frenar el movimiento de un avión. Como el término parásita implica, es la resistencia que\nno está asociada con la producción de sustentación. Esto incluye el desplazamiento del aire por los aviones, la turbulencia generada en la corriente de aire, o una interferencia del aire que se mueve sobre la superficie de la aeronave y el perfil aerodinámico. Hay tres tipos de resistencia parásita: resistencia de forma, resistencia de interferencia, y fricción.\nResistencia de forma Resistencia de forma es la parte de la resistencia parásita generada por la aeronave debido a su forma y el flujo de aire alrededor de ella. Los ejemplos incluyen las cubiertas de motores, antenas, y la forma aerodinámica de otros componentes. Cuando el aire tiene que separarse para moverse alrededor de un avión y sus componentes, eventualmente se unen después de pasar por el cuerpo. Qué tan rápido y sin problemas se reúne es representativo de la resistencia que crea y requiere de fuerza adicional para lograrlo. [Figura 4-5]\nFigura 4-5. Resistencia de forma\nObserve cómo la placa plana en la Figura 4-5 hace que el aire se arremoline en torno a los bordes hasta que finalmente se reúne aguas abajo. La resistencia de forma es la más fácil de reducir cuando se diseña un avión. La solución es hacer aerodinámicas el mayor número de piezas posible.\nResistencia de interferencia La resistencia de interferencia proviene de la intersección de corrientes de aire que crean torbellinos, turbulencia, o restringe el flujo suave de aire. Por\nejemplo, la unión de las alas y el fuselaje en la raíz del ala genera una resistencia de interferencia significativa. El aire que fluye alrededor del fuselaje choca con el aire que fluye sobre el ala, se funden en una corriente de aire diferente a las dos corrientes originales. La mayor resistencia de interferencia se observa cuando dos superficies se encuentran en ángulos perpendiculares. Los carenados se utilizan para reducir esta tendencia. Si un avión de combate tiene dos tanques alares idénticos, la resistencia total es mayor que la suma de los tanques individuales, porque ambos crean y generan resistencia de interferencia. Los carenados y la distancia entre los perfiles alares y los elementos externos (tales como antenas de radar colgando de las alas) reducen la resistencia de interferencia. [Figura 4-6]\nFigura 4-6. La raíz alar puede causar resistencia de interferencia\nResistencia por fricción La resistencia por fricción es la resistencia aerodinámica debida al contacto de aire en movimiento con la superficie del avión. Todas las superficies, no importa lo aparentemente lisas, tienen una superficie áspera, irregular cuando se observan bajo un microscopio. Las moléculas de aire, que entran en contacto directo con la superficie del ala, están prácticamente inmóviles. Cada capa de moléculas sobre la superficie se mueve un poco más rápido hasta que las moléculas se mueven a la velocidad del aire alrededor de la aeronave. Esta velocidad se denomina velocidad de corriente de aire libre. El área entre el ala y el nivel de velocidad de corriente libre es casi tan gruesa como una carta y se llama capa límite. En la parte superior de la capa límite, las moléculas aumentan la velocidad y se mueven a la misma velocidad que las moléculas fuera\nde la capa límite. La velocidad real a la que se mueven las moléculas depende de la forma del ala, la viscosidad del aire a través del cual el ala o la superficie de sustentación se está moviendo, y su compresibilidad (cuánto se puede compactar).\nEl flujo de aire fuera de la capa límite reacciona a la forma del borde de la capa límite como lo haría a la superficie física de un objeto. La capa límite da a cualquier objeto una forma "efectiva" que suele ser ligeramente diferente de la forma física. La capa límite también puede separarse del cuerpo, creando así una forma efectiva muy diferente de la forma física del objeto. Este cambio en la forma física de la capa límite provoca una disminución dramática en la sustentación y un incremento en la resistencia. Cuando esto ocurre, la superficie de sustentación entra en pérdida.\nCon el fin de reducir el efecto de la resistencia por fricción, los diseñadores de aviones utilizan remaches empotrados y eliminan cualquier irregularidad que pueda sobresalir por encima de la superficie del ala. Además, una terminación lisa y brillante ayuda en la transición del aire a través de la superficie del ala. Dado que la suciedad en un avión interrumpe el flujo libre de aire y aumenta la resistencia, mantenga las superficies de un avión limpias y enceradas.\nResistencia inducida El segundo tipo básico de resistencia es la resistencia inducida. Es un hecho físico que no existe un sistema que funciona en sentido mecánico que pueda ser 100 por ciento eficiente. Esto significa que cualquiera que sea la naturaleza del sistema, el trabajo requerido se obtiene a expensas de ciertos trabajos adicionales que se disipan o se pierden en el sistema. Cuanto más eficiente sea el sistema, menor será la pérdida.\nEn vuelo nivelado las propiedades aerodinámicas de un ala o rotor producen una sustentación requerida, pero esto sólo puede obtenerse a expensas de una determinada penalidad. El nombre dado a esta penalidad es resistencia inducida. La resistencia inducida es inherente cada vez que un perfil aerodinámico genera sustentación y, de hecho, este tipo de resistencia es inseparable de la producción de sustentación. Consecuentemente, siempre está presente si se produce sustentación.\nUna superficie de sustentación (ala o pala de rotor) produce la fuerza de sustentación haciendo uso de la\nenergía de la corriente de aire libre. Cada vez que un perfil produce sustentación, la presión en la superficie inferior de la misma es mayor que en la superficie superior (Principio de Bernoulli).Como resultado, el aire tiende a fluir desde el área de alta presión debajo de la punta hacia arriba a la zona de baja presión en la superficie superior. En las inmediaciones de la punta, hay una tendencia a que estas presiones se igualen, lo que resulta en un flujo lateral hacia afuera desde la parte inferior hacia la superficie superior. Este flujo lateral da una velocidad de rotación al aire en la punta, creando vórtices, que se extienden detrás del perfil alar.\nCuando el avión es visto desde la cola, estos vórtices circulan en sentido antihorario sobre la punta derecha y horario sobre la punta izquierda. [Figura 4-7] Teniendo en cuenta el sentido de giro de estos vórtices, se puede observar que inducen un flujo de aire ascendente en la punta, y un flujo de aire descendente por detrás del borde de salida del ala. Esta corriente descendente inducida no tiene nada en común con la corriente descendente necesaria para producir sustentación. Es, de hecho, la fuente de la resistencia inducida. Cuanto mayor sea el tamaño y la fuerza de los vórtices y la consecuente componente de corriente descendente del flujo de aire sobre la superficie de sustentación, mayor será el efecto de la resistencia inducida. Este flujo descendente en la parte superior en la punta del perfil tiene el mismo efecto que inclinar el vector de sustentación hacia atrás; por lo tanto, la sustentación está un poco hacia atrás de la perpendicular al viento relativo, creando una componente de sustentación hacia atrás. Esta es la resistencia inducida.\nFigura 4-7. Vórtices de punta alar en un fumigador\nCon el fin de crear una presión negativa mayor en la parte superior de un perfil aerodinámico, la superficie de sustentación puede ser inclinada a un mayor AOA. Si el AOA de un perfil simétrico fuera cero, no habría diferencia de presión y, en consecuencia, ningún componente de corriente descendente ni resistencia inducida. En cualquier caso, a medida que aumenta el AOA, la resistencia inducida aumenta proporcio- nalmente. Para decirlo de otra manera, a menor velocidad mayor es el AOA necesario para producir sustentación igual al peso de la aeronave y, por lo tanto, mayor la resistencia inducida. La resistencia inducida varía inversamente con el cuadrado de la velocidad.\nPor el contrario, la resistencia parásita aumenta con el cuadrado de la velocidad. Por lo tanto, mientras la velocidad disminuye a cerca de la velocidad de pérdida, la resistencia total es mayor, debido principalmente al fuerte aumento en la resistencia inducida. Del mismo modo, mientras la velocidad llega a la velocidad terminal de la aeronave, el total de resistencia se incrementa rápidamente de nuevo, debido al fuerte aumento de la resistencia parásita. Como se observa en la Figura 4-8, a una velocidad dada, la resistencia total se encuentra en su mínimo. Al calcular la máxima autonomía y alcance de las aeronaves, la potencia necesaria para vencer la resistencia está en su mínimo si la resistencia es mínima.\nFigura 4-8. Resistencia versus velocidad\nRelación Sustentación / Resistencia La resistencia es el precio que se paga para obtener sustentación. La relación sustentación/resistencia (L/D, del inglés Lift/Drag) es la cantidad de sustentación generada por un ala o superficie aerodinámica en comparación a su resistencia. La relación L/D indica la eficiencia aerodinámica. Las aeronaves con mayor L/D son más eficientes que aquellos con menor relación\nL/D. En vuelo no acelerado con sustentación y resistencia constante, las proporciones del C L y el coeficiente de resistencia (C D ) se puede calcular para AOA específicos. [Figura 4-9]\nLa relación L/D se determina dividiendo C L por C D , que es lo mismo que dividir la ecuación de sustentación por la ecuación de resistencia. Todos los términos excepto los coeficientes se anulan.\n= sustentación en kilos\nDonde L es la fuerza de sustentación en kilos, C L es el coeficiente de sustentación, ρ es la densidad expresada en masa por metro cúbico, V es la velocidad en metros por segundo, q es la presión dinámica por metro cuadrado, y S es la superficie de las alas en metros cuadrados.\nC D = relación entre la presión de resistencia y presión dinámica. Por lo general a bajos ángulos de ataque, el coeficiente de resistencia es bajo y pequeños cambios en el ángulo de ataque crean sólo ligeros cambios en el coeficiente de resistencia. A altos ángulos de ataque, pequeños cambios en el ángulo de ataque causan cambios significativos en la resistencia.\nLas fórmulas anteriores representan el coeficiente de sustentación (C L ) y el coeficiente de resistencia (C D ) respectivamente. La forma de un perfil y otros dispositivos productores de sustentación (es decir, los flaps) tienen efecto en la producción de sustentación y la alteran con los cambios en el AOA. La relación sustentación/resistencia se utiliza para expresar la relación entre sustentación y resistencia y se determina dividiendo el coeficiente de sustentación por el coeficiente de resistencia, C L /C D .\nObserve en la figura 4-9 que la curva de sustentación (roja) alcanza su máximo para esta sección del ala en particular a 20° AOA, y luego disminuye rápidamente. 20° AOA es por lo tanto, el ángulo de pérdida. La curva de resistencia (amarilla) se incrementa rápidamente a partir de 14 ° AOA y supera completamente la curva de sustentación a 21° AOA. La relación sustentación / resistencia (verde) alcanza su máximo en 6° AOA, lo que significa que en este ángulo, la mayor sustentación se obtiene con la menor cantidad de resistencia.\nNote que la máxima relación de sustentación/resistencia (L/D MAX ) se produce a un específico C L y AOA. Si la aeronave es operada en vuelo estable a L/D MAX , la resistencia total es mínima. Cualquier AOA menor o mayor que ese a L/D MAX reduce la L/D y por lo tanto aumenta la resistencia total para determinado sustentación. La figura 4-8 muestra la L/D MAX por la parte más baja de la línea de color azul con la etiqueta "resistencia total". La configuración de la aeronave tiene un gran efecto en la L/D.\nFigura 4-9. Coeficiente de sustentación a varios ángulos de ataque\nPeso La gravedad es la fuerza de tracción que tiende a atraer todos los cuerpos hacia el centro de la tierra. El CG puede ser considerado como un punto en la que todo el peso de la aeronave se concentra. Si la aeronave se apoya en su exacto CG, estaría en equilibrio en cualquier posición. Cabe señalar que el CG es de gran importancia en un avión, porque su posición tiene una gran importancia en la estabilidad.\nLa ubicación del CG es determinada por el diseño general de cada aeronave en particular. Los diseñadores determinan hasta qué punto se desplazará el centro de presión (CP). Luego fijan el CG por delante del centro de presión para la velocidad de vuelo correspondiente con el fin de proporcionar un momento adecuado para restaurar el equilibrio del vuelo.\nEl peso tiene una relación definida con la sustentación. Esta relación es simple, pero importante en la comprensión de la aerodinámica del vuelo. La sustentación es la fuerza hacia arriba en el ala perpendicular al viento relativo. La sustentación está obligada a contrarrestar el peso de la aeronave (que es causado por la fuerza de gravedad que actúa sobre la masa de la aeronave). Este fuerza de peso (gravedad) actúa hacia abajo a través del CG del avión. En vuelo estable y nivelado, cuando la fuerza de sustentación es igual a la fuerza del peso, el avión está en un estado de equilibrio y no gana ni pierde altura. Si la sustentación se hace menor que el peso, el avión pierde altura. Cuando la sustentación es mayor que el peso, el avión gana altura.\nSustentación El piloto puede controlar la sustentación. Cada vez que la palanca o bastón de mando se mueve adelante o hacia atrás, el AOA cambia. A medida que aumenta el AOA, la sustentación se incrementa (siendo iguales todos los demás factores). Cuando la aeronave alcanza el máximo AOA, la sustentación comienza a disminuir rápidamente. Esta es el AOA de pérdida, conocido como AOA C L-MAX crítico. Examine la figura 4-9, teniendo en cuenta cómo aumenta C L hasta que el AOA crítico se alcanza, entonces disminuye rápidamente con cualquier nuevo aumento del AOA.\nAntes de seguir adelante con el tema de la sustentación y la forma en que puede ser controlada, debe intervenir la velocidad. La forma de las alas o del rotor no puede\nser eficaz a menos que se mantenga continuamente "atacando" aire nuevo. Si una aeronave debe seguir volando, el perfil productor de sustentación debe mantenerse en movimiento. En un helicóptero o un giro plano esto se logra mediante la rotación de las palas del rotor. Para otros tipos de aeronaves tales como aviones, ultra livianos, o planeadores, el aire debe estar en movimiento a través de la superficie aerodinámica. Esto se logra mediante la velocidad de la aeronave. La sustentación es proporcional al cuadrado de la velocidad de la aeronave. Por ejemplo, un avión que viaja a 200 nudos tiene cuatro veces más sustentación que el mismo avión viajando a 100 nudos, si el AOA y otros factores se mantienen constantes.\nEn realidad, una aeronave no puede continuar viajando en vuelo nivelado a una altitud constante y mantener el mismo AOA si la velocidad aumenta. La sustentación se incrementaría y el avión subiría como consecuencia de la mayor fuerza de sustentación. Por lo tanto, para mantener las fuerzas de sustentación y peso en equilibrio, y mantener el avión recto y nivelado (sin acelerar hacia arriba) en un estado de equilibrio, cuando aumenta la velocidad, la sustentación debe disminuir. Esto se realiza normalmente con la reducción del AOA, bajando la nariz. Por el contrario, cuando el avión se frena, la disminución de velocidad requiere el aumento del AOA para tener la suficiente sustentación para mantener el vuelo. Hay, por supuesto, un límite hasta qué punto el AOA se puede aumentar, si quiere evitarse la pérdida.\nManteniendo constantes todos los demás factores, para cada AOA hay una velocidad que corresponde para mantener altitud en vuelo estable, desacelerado (cierto sólo si se mantiene "vuelo nivelado"). Debido a que un perfil aerodinámico siempre entra en pérdida a un mismo AOA, si aumenta el peso, la sustentación también debe aumentar. El único método de aumentar la sustentación es mediante el aumento de la velocidad si el AOA se mantiene constante justo antes del AOA "crítico", o de pérdida.\nLa sustentación y la resistencia también varían directamente con la densidad del aire. La densidad es afectada por varios factores: presión, temperatura y humedad. A una altitud de 18.000 pies, la densidad del aire tiene la mitad de la densidad que el aire a nivel del mar. Con el fin de mantener su sustentación a una altura\nmayor, una aeronave debe volar a una velocidad verdadera mayor para cualquier AOA dado.\nEl aire caliente es menos denso que el aire fresco y el aire húmedo es menos denso que el aire seco. Por lo tanto, en un día cálido y húmedo, un avión debe volar a una velocidad verdadera mayor para cualquier AOA dado que en un día fresco y seco.\nSi el factor de densidad baja, y la sustentación total debe ser igual al peso total para permanecer en vuelo, se deduce que alguno de los otros factores debe aumentar. El factor que aumenta por lo general es la velocidad o el AOA, ya que estos son controlados directamente por el piloto.\nLa sustentación varía directamente con la superficie del ala, siempre que no haya cambio en la forma del ala. Si las alas tienen la misma proporción y secciones de perfil, un ala con un área de 20 metros cuadrados genera dos veces más sustentación al mismo AOA que un ala con una superficie de 10 metros cuadrados.\nDos factores aerodinámicos importantes desde la perspectiva del piloto son sustentación y velocidad ya que pueden ser controlados fácilmente y con precisión. Por supuesto, el piloto también puede controlar la densidad mediante el ajuste de la altitud y puede controlar la superficie de las alas si el avión tiene flaps del tipo que aumentan la superficie de las alas. Sin embargo, para la mayoría de los casos, el piloto controla la sustentación y la velocidad para maniobrar un avión. Por ejemplo, en vuelo recto y nivelado, en crucero a una altitud constante, la altitud se mantiene mediante el ajuste de la sustentación para que coincida con la velocidad del avión o velocidad crucero, mientras se mantiene un estado de equilibrio en el que la sustentación es igual al peso. En una aproximación para el aterrizaje, cuando el piloto quiere aterrizar tan lentamente como sea posible, es necesario aumentar la sustentación casi al máximo para mantener dicha sustentación igual al peso de la aeronave.\nFormación de vórtices La acción del perfil que da al avión sustentación también produce resistencia inducida. Cuando un perfil se vuela a un AOA positivo, existe una diferencia de presión entre las superficies superior e inferior de dicho perfil. La presión sobre el ala es menor que la presión\natmosférica y la presión debajo del ala es igual o mayor que la presión atmosférica. Dado que el aire siempre se mueve desde alta presión hacia baja presión, y el camino de menor resistencia es hacia la punta alar, hay un movimiento de aire en la parte inferior del ala hacia el exterior del fuselaje alrededor de las puntas. Este flujo de aire se traduce en un "derrame" sobre las puntas, creando un remolino de aire llamado "vórtice". [Figura 4-10]\nFigura 4-10. Vórtices de punta alar\nAl mismo tiempo, el aire en la superficie superior tiene una tendencia a fluir hacia el fuselaje y hacia el borde de fuga. Esta corriente de aire forma un vórtice similar en la parte interior del borde de salida del perfil, pero como el fuselaje limita el flujo hacia adentro, el vórtice es insignificante. En consecuencia, la desviación en la dirección del flujo es mayor en las puntas, donde el flujo lateral sin restricciones es más fuerte.\nmedida que el aire se curva hacia arriba alrededor de\npunta, se combina con el flujo formando al final un\nvórtice que gira rápido. Estos vórtices aumentan la resistencia debido a la energía gastada en la producción de la turbulencia. Cada vez que un perfil genera sustentación, se produce resistencia inducida, y se crean vórtices en el extremo del ala.\nAsí como aumenta la sustentación con un aumento del AOA, la resistencia inducida también se incrementa. Esto se debe a que al incrementar el AOA, hay una diferencia de presión mayor entre la parte superior e inferior de la superficie de sustentación, y un mayor flujo de aire lateral; en consecuencia, esto provoca que\nse creen vórtices más violentos, resultando en más turbulencia y más resistencia inducida.\nEn la figura 4-10, es fácil ver la formación de vórtices de punta alar. La intensidad o fuerza de los vórtices es directamente proporcional al peso de la aeronave e inversamente proporcional a la envergadura y la velocidad de la aeronave. Cuanto más pesada y más lenta es una aeronave, mayor será el AOA y más fuertes los vórtices de punta alar. Por lo tanto, un avión va a crear vórtices de punta alar con fuerza máxima durante el despegue, ascenso, y las fases de aterrizaje. Estos vórtices llevan un gran riesgo para el vuelo, la turbulencia de la estela.\nEvitando la turbulencia de la estela Los vórtices de punta alar son mayores cuando la aeronave que la está generando es "pesada, limpia y lenta". Esta condición se encuentra con más frecuencia durante las aproximaciones o despegues, dado que el AOA de un avión está al máximo para producir la sustentación necesaria para aterrizar o despegar. Para reducir al mínimo las posibilidades de volar a través de la turbulencia de estela de un avión:\n• Evite volar en la trayectoria de vuelo de otro avión.\n• Cuando despegue detrás de otro avión, rote antes del punto de rotación de la aeronave precedente.\n• Evite seguir otra aeronave en una trayectoria de vuelo\nsimilar a una altitud dentro de los 1.000 pies. [Figura 4-\n• Aproxime a la pista por encima de la senda de la aeronave precedente cuando aterriza detrás de otra aeronave, y aterrice después del punto en el que las ruedas del otro avión hicieron contacto con la pista de aterrizaje. [Figura 4-12]\nUn helicóptero en vuelo estacionario genera un flujo descendente de su rotor(es) principal(es) similar a los vórtices de un avión. Los pilotos de aviones pequeños deben evitar un helicóptero en estacionario por lo menos tres diámetros del disco del rotor para evitar los efectos de este flujo. En vuelo hacia adelante esta energía se transforma en un par de fuertes vórtices de alta velocidad similares a los del extremo del ala de las grandes aeronaves de ala fija. Los vórtices de helicópteros deben evitarse ya que velocidades de vuelo de helicópteros hacia adelante son a menudo muy lentas y pueden generar turbulencia excepcionalmente fuerte.\nEl viento es un factor importante para evitar la turbulencia de estela, porque los vórtices alares derivan con el viento a la velocidad de éste. Por ejemplo, una velocidad del viento de 10 nudos hace que los vórtices deriven unos 300 metros en un minuto en la dirección del viento. Cuando sigue a otro avión, un piloto debe considerar la velocidad y dirección del viento cuando se elije el punto previsto de despegue o aterrizaje. Si un piloto no está seguro del punto de despegue o aterrizaje de la otra aeronave, aproximadamente 3 minutos proporcionan un margen de seguridad que permite la disipación de la turbulencia de estela.\nEs posible volar un avión justo por encima de la tierra (o el agua) a una velocidad ligeramente inferior a la requerida para mantener un vuelo nivelado a mayor altitud. Este es el resultado de un fenómeno más conocido que entendido, incluso por algunos pilotos experimentados.\nFigura 4-11. Evite seguir otra aeronave a una altitud dentro de los 1.000 pies\nFigura 4-12. Evite la turbulencia de otra aeronave\nCuando una aeronave en vuelo está a pocos pies de la superficie, suelo o agua, se produce un cambio en el patrón de flujo tridimensional alrededor de la aeronave debido a que la componente vertical del flujo de aire alrededor del ala está restringida por la superficie. Esto altera el flujo superior e inferior del ala, y los vórtices de punta alar. [Figura 4-13] El efecto de suelo es, entonces, debido a la interferencia de la superficie de la tierra (o agua) a los patrones de flujo de aire alrededor de la aeronave en vuelo.\nFigura 4-13. El efecto suelo cambia el flujo de aire\nMientras que las características aerodinámicas de las superficies de cola y el fuselaje se ven alterados por el efecto suelo, los principales efectos debido a la proximidad de la tierra son los cambios en las características aerodinámicas de las alas. A medida que el ala se encuentra con el efecto suelo y se mantiene a un coeficiente de sustentación constante, hay una consecuente reducción en los flujos superior, inferior, y vórtices de punta de ala.\nLa resistencia inducida es el resultado del trabajo de la superficie aerodinámica sustentando la aeronave, y un ala o rotor levanta el avión simplemente mediante la aceleración de una masa de aire hacia abajo. Es cierto que la presión reducida en la parte superior de un perfil aerodinámico es fundamental para crear sustentación, pero eso es sólo una de las cosas que contribuyen al efecto global de empujar una masa de aire hacia abajo. Cuanto mayor es el flujo inferior, más difícil para el ala empujar la masa de aire hacia abajo. A altos ángulos de ataque, la cantidad de resistencia inducida es alta; ya que esto corresponde a menores velocidades en vuelo, se puede decir que la resistencia inducida predomina a baja velocidad.\nSin embargo, la reducción de los vórtices de punta alar debido al efecto suelo altera la distribución de sustentación y reduce el AOA y la resistencia inducida. Por lo tanto, el ala requerirá un AOA inferior en efecto suelo para producir el mismo C L . Si se mantiene un AOA constante, resulta en un aumento del C L . [Figura\nEl efecto suelo también altera la potencia requerida contra la velocidad. Dado que la resistencia inducida predomina a bajas velocidades, la reducción de la resistencia inducida por el efecto suelo hará que la reducción más significativa del empuje requerido (resistencia parásita más inducida) se dé a bajas velocidades.\nFigura 4-14. El efecto suelo cambia la resistencia y la sustentación\nLa disminución del flujo inducido por el efecto suelo provoca una reducción significativa en la resistencia inducida pero no causa ningún efecto directo sobre la resistencia parásita. Como resultado de la reduc