El factor de carga en el avión

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El factor de carga en el avión

FACTOR-CARGAEL FACTOR DE CARGA EN EL AVIÓN

Cuando un móvil, como el avión, se desplaza en el espacio de tres dimensiones, se ve sometido a unas fuerzas debidas a las aceleraciones y fuerzas centrífugas.

Para medirlas, se utiliza el factor de carga o número n, que se define como la relación que existe entre la fuerza total que actúa sobre el avión y el peso del mismo.

Por ejemplo, un factor de carga n = 3, en un avión de 1.000 Kgs., significa que la estructura del avión está soportando una fuerza de 3.000 Kgs·.

n = 3.000/1.000 = 3

Otra forma de nombrar el factor de carga es por la letra g (aceleración de la gravedad).

En el caso anterior, se diría que el avión soporta 3g.

Estas fuerzas pueden ser positivas o negativas. Son positivas cuando su dirección es hacia abajo.

Se indica con el signo ( + ). Ejemplo: + 3g.

Son negativas cuando la fuerza es hacia arriba. Esta fuerza, puede incluso anular el propio peso del avión. Se les pone el signo ( – ), para indicar el sentido de la fuerza aplicada.   Ejemplo: – 3g.

El Piloto las nota inmediatamente, desde el primer vuelo.

En las g ( + ), parece como si el peso humano aumentara. El Piloto, como un elemento más del avión, queda “pegado” al asiento.

En las g ( – ), el Piloto queda “flotando” en el asiento.

fuerza g

IMPORTANCIA DEL FACTOR DE CARGA.

Dos razones hacen muy importante el conocimiento del factor de carga:

1) El peligro de someter al avión a unos límites estructurales peligrosos que pueden llegar a romperlo.

2) Un aumento del factor de carga aumenta la velocidad de pérdida, a valores muy superiores a los normales.

EL FACTOR DE CARGA EN EL DISEÑO DE AVIONES.

Los aviones, al ser diseñados, deben cumplir una serie de limitaciones con relación al factor de carga.

Son distintas, según la Categoría del avión o fin a que se destine.

Así, en los aviones diseñados en EE.UU. y certificados en las Categorías Normal, Utility o Acrobatic, los límites son:

Normal (no acrobáticos, ni barrenas) ……… + 3,8 g.

Utility (semi-acrobático, incluyendo barrenas

si figura específicamente autorizado ………. + 4,4 g.

Acrobatic ………………. ‘ ……….. + 6,0 g.

Estos límites incluyen un margen de seguridad del 50 %.

Si los aviones tienen un peso superior a las 4.000 libras, sus límites se reducen.

Muchas veces el avión puede ser utilizado en una Categoría distinta, modificando su peso.

Así, un avión certificado Normal, a plena carga, puede ser utilizado según las normas Utility si la carga (número de ocupantes, gasolina, etc.), se reduce.

En los aviones fabricados en EE. UU., debe figurar escrito en una placa, en el interior de la cabina, la Categoría en que está certificado.

En España, esta certificación aparecerá en el Certificado de Aeronavegabilidad.

ANALISIS DEL FACTOR DE CARGA EN ALGUNAS MANIOBRAS DEL AVIÓN.

El factor de carga está presente continuamente en vuelo, pero en algunas maniobras reviste especial significado.

INFLUENCIA DEL FACTOR DE CARGA EN VIRAJES.

En un viraje coordinado, a nivel constante, el factor de carga es el resultado de dos fuerzas: centrífuga y gravedad.

GIRO-NIVELADO-FACTOR DE CARGA

Sin entrar en discusiones de la matemática del viraje, conviene saber que cualquier avión, con cualquier peso y a cualquier velocidad, se ve sometido a un factor de carga idéntico, si el grado de inclinación del viraje es el mismo y se hace de una forma coordinada a nivel constante.

Diferente será el radio del viraje. A mayor velocidad, mayor radio de viraje. Pues bien, hay una relación entre el factor de carga y el ángulo de inclinación.

FACTOR-CARGA-Y-ALABAEO

Esta curva, demuestra que pasados 45º de inclinación hay un gran aumento en el factor de carga.

El ala deberá producir una sustentación igual al factor de carga multiplicado por el peso, si se quiere mantener la altura.

Esta es la razón del por qué, al hacer virajes fuertes, el morro del avión tiende a caerse, a “acuchillarse”, y se debe compensar con el motor para mantener la altura.

El ángulo máximo de inclinación en aviones ligeros es de 60º. A este ángulo se alcanza el máximo factor de carga que es posible equilibrar con la potencia del motor.

Solamente sería posible inclinar más, perdiendo altura.

EL FACTOR DE CARGA EN LAS PÉRDIDAS.

Esta maniobra debe ser analizada en cuatro fases:

1) Entrada.

FACTOR-CARGA-EN-PERDIDAS-1

La fase de entrada en pérdida no provoca cargas superiores a l g, o sea, lo mismo que si el avión estuviera en vuelo recto.

2) Pérdida.

FACTOR-CARGA-EN-PERDIDAS-1

Cuando la pérdida se produce, el factor de carga se reduce, pudiendo incluso desaparecer.

El Piloto siente como si “flotara en el asiento”, reduciéndose el peso.

3) Recuperación.

FACTOR-CARGA-EN-PERDIDAS-1

Puesto que la recuperación de la pérdida se realiza “cediendo palanca”, el factor de carga puede hacerse negativo. (- g).

Esta aceleración negativa, tiende a separar al Piloto de su asiento. El valor puede ser pequeño y sus consecuencias no son muy importantes estructuralmente a menos que se use una técnica pobre de recuperación, en cuyo caso los g negativos pueden llegar a producir serios daños.

4) Nivelación.

FACTOR-CARGA-EN-PERDIDAS-1

Conseguida la velocidad necesaria para el vuelo seguro, se debe iniciar la nivelación.

En esta fase, pueden aparecer importantes factores de carga positivos, si la recuperación se hace de una forma violenta, “tirando” muy fuerte de la palanca.

Normalmente, el factor de carga suele ser de 2 a 2,5 g.

Si el factor de carga aumenta por encima de estos valores, pueden aparecer “pérdidas secundarias”.

PERDIDAS-SECUNDARIAS1

ya que, al aumentar la carga, aumenta igualmente la velocidad de pérdida.

La recuperación debe hacerse de una forma continua y suave.

EL FACTOR DE CARGA EN LAS BARRENAS.

Una barrena, básicamente, es idéntica a una pérdida, con la excepción de que en esta maniobra aparece un movimiento rotatorio.

FACTOR-CARGA-EN-BARRENAS

Deben aplicarse los mismos conceptos en la barrena que en la pérdida, con relación al factor de carga siendo, por tanto, el momento más comprometido la nivelación.

En una barrena bien realizada, el factor de carga no debe pasar de 2,5 g, no presentando aerodinámicamente ningún problema su realización en aquellos aviones autorizados a su ejecución.

EL FACTOR DE CARGA Y LA TURBULENCIA.

Todos los aviones deben demostrar su capacidad de resistir ráfagas de aire de gran intensidad.

El factor de carga aumenta, con la velocidad y, normalmente, el límite estructural está calculado a la máxima velocidad de crucero.

En condiciones de turbulencia muy fuerte, como en tormentas o en situaciones frontales, es aconsejable reducir la velocidad a la de turbulencia.

De este modo, será prácticamente imposible que las ráfagas de aire produzcan daños estructurales.

Cada avión tiene una velocidad de turbulencia específica, que el Piloto debe conocer. Está suficientemente distante de la velocidad de pérdida y de la velocidad máxima estructural, y hace el vuelo muy seguro en condiciones de turbulencia fuerte.

EL FACTOR DE CARGA Y LA VELOCIDAD DE PÉRDIDA.

Cualquier avión, dentro de sus límites estructurales, PUEDE ENTRAR EN PERDIDA ACUALQUIER

VELOCIDAD, SI EL PESO AUMENTA LO SUFICIENTE.

Prácticamente se ha demostrado que la velocidad de pérdida aumenta en relación directa a la raíz cuadrada del factor de carga.

Esto significa que si un avión tiene, en condiciones normales de g 1, una velocidad de pérdida de 50 millas y se ve sometido a un factor de carga de 4g, su velocidad de pérdida aumenta a

100 millas. ( 4 = 2 ; Vg 2 x 50 = 100).

He aquí una explicación de los accidentes en los virajes al final, en que el Piloto se pasa de la alineación de la pista (se “overchuta”). Si el Piloto intenta forzar la maniobra ciñendo e inclinando, está aumentando la fuerza centrífuga a consecuencia del “tirón” y la inclinación.

Ambas acciones aumentan el factor de carga, según hemos visto y, en consecuencia, la velocidad de pérdida.

En caso de un “OVERCHUT” sin tiempo y distancia a la pista para hacer la maniobra con suavidad, es conveniente hacer un “motor y al aire” antes que forzar la maniobra. Sus consecuencias pueden ser fatales.

overchutarse1

ZONAS DEL AVION MÁS SENSIBLES AL FACTOR DE CARGA.

Normalmente, las zonas más sensibles a los daños estructurales son las alas, en su unión con el fuselaje, los bordes de ataque, y bordes de salida del ala.

En los aviones ligeros, el punto más sensible está localizado aproximadamente a 1/3 de la cuerda aerodinámica media, y en la parte superior del ala.

PUNTO-MÁS-SENSIBLE-AL-FACTOR-CARGA

El efecto de la fatiga del material es acumulativo, y es posible que el fallo estructural se produzca bastante después de cuando se encontró la situación de vuelo en turbulencia, si no se adoptaron las precauciones citadas.

RECORDAR: EN VUELO TURBULENTO, REDUCIR A VELOCIDAD DE TURBULENCIA

Los equipos de navegación e instrumentos de vuelo son también muy sensibles a estas situaciones.

En muchos casos, su fallo es debido a desconexión producida por la turbulencia de sus uniones a la fuente de alimentación.

Conviene revisarlos antes de proceder a su reparación, por un supuesto mal funcionamiento.

 

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