LA AERONAVE VTOL (Vertical Take Off & Landing) capt.5

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LA AERONAVE VTOL (Vertical Take Off & Landing) capt.5

On mayo 21, 2012, Posted by , in El mundo de la aviación, tags , With No Comments

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LA AERONAVE VTOL HOY DIA
Podemos decir que hoy día, por lo menos a nivel de uso civil, debido a los grandes inconvenientes que suelen plantear este tipo de aeronaves y su gran coste, que es el helicóptero el único que se ha salvado del olvido, por ser el más práctico, económico y versátil. Eso si, existiendo una gran variedad de ellos dependiendo del tipo de trabajo que se quiera llevar a cabo.

Los problemas de los rotores de helicópteros se han ido solucionando, siendo hoy día un único problema (de los principales) el que queda por resolver: el límite de velocidad de rotación impuesto por la velocidad del sonido.

Este problema limita también la velocidad de traslación, como ya se explicó antes. La solución a priori es fabricar una pala con perfil supersónico, pero lo que puede parecer “sencillo”, es algo a lo que todavía no ha llegado ningún fabricante.

A lo que si se ha llegado, es a desarrollar un rotor bastante más rápido que los habituales mediante la misma técnica usada en los aviones supersónicos. Esta es la conocida como el ala en flecha, aplicada a la punta de las palas del rotor, lo cual podemos observar en la foto

 

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Este tipo de pala, todavía en desarrollo, no se encuentra en rotores de helicópteros civiles, pero no cabe duda de que si ofrece buenos resultados, llegará a fabricarse en serie para helicópteros de todo tipo.

Si nos abrimos al desarrollo en toda su amplitud, podemos decir que el Harrier ha sido uno de los más exitosos aparatos de combate gracias a sus buenas características. Pero aún así, sigue teniendo una barrera a traspasar: la velocidad del sonido.

Para ello, hoy día, las compañías Boeing y Lockheed están fabricando los primeros prototipos del Joint Strike Fighter, un avión mucho más avanzado, capaz de pasar la barrera del sonido, volar totalmente automatizado, y evitar a casi cualquier tipo de radar.

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Se espera que de aquí a unos años, el Joint Strike Fighter sustituya al Harrier, pasando este último a formar parte de la historia de la aviación.

 

En último lugar, hay que hacer mención al desarrollo del convertiplano, el cual está evolucionando en el campo militar, gracias al V-22 Osprey de Boeing.

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Este medio de transporte de tropas ya está certificado para el vuelo, y es posible que pronto salga una versión civil.

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Datos técnicos de interés:

El Osprey puede transportar tropas a la playa en la mitad del tiempo necesario a los helicópteros. Transformándose en vuelo en un avión convencional, el V-22 casi dobla la velocidad de los aparatos de alas rotantes normales y hace el trabajo de tres helicópteros u otros medios de dimensiones equivalentes.

Techo de servicio: El Osprey puede permanecer fuera del alcance de la artillería antiaérea y los misiles que amenazan a los asaltos helitransportados.

En la terminología de los Marines de llama “Envolvimiento vertical” y consiste en superar velozmente una costa bien defendida por el enemigo con unidades que la sobrevuelan y aterrizan en su retaguardia antes de que los defensores puedan reaccionar. A tal fin, nada puede transportar a los Marines más velozmente que el revolucionario Bell-Boeing V-22 Osprey, un aparato capaz de volar como un aeroplano, pero que puede despegar y aterrizar como un helicóptero. Los medios de desembarco son lentos y eso los convierte en blancos fáciles, mientras que los helicópteros son terriblemente vulnerables al fuego enemigo.

Hasta hoy, el único modo de minimizar el tiempo de exposición era lanzar el ataque desde un punto lo más cercano posible a la costa. La parte negativa de esta táctica es la exposición de los buques de asalto al fuego de los misiles y la artillería de largo alcance. El Osprey ha cambiado todo eso.

Con sus rotores girados hacia arriba, puede despegar o aterrizar verticalmente, desde buques o desde la costa. La rotación de 90º hacia adelante de los rotores los transforma en hélices que permiten al Osprey volar a una velocidad doble que el más veloz de los helicópteros. En conjunción con veloces aerodeslizadores, el V-22 puede transportar tropas o armamento a mayor distancia que un helicóptero.

El comandante de una fuerza anfibia puede así lanzar su ataque desde más allá del horizonte, desembarcando sus unidades en un tiempo inferior del que emplearían los helicópteros y los medios tradicionales.

La idea de un avión de rotores basculantes se remonta a los días del nacimiento de la aviación, cuando se obtuvieron numerosas patentes de autogiros, heliplanos y convertiplanos. Sin embargo, muy pocos de ellos consiguieron volar. En 1951, el Cuerpo de Infantería de Marina de Estados Unidos emitió un pliego de condiciones para un avión de apoyo armado veloz, de despegue vertical o corto.

Bell eligió el concepto de rotores basculantes para responder. A mediados de los años sesenta, el proyecto se refinó y comenzó el desarrollo del avanzadísimo XV-15. Se construyeron dos prototipos, el segundo de los cuales completó las pruebas en 1979: con toda la versatilidad de un helicóptero, viajaba a casi 550 km/h.

CONCLUSIÓN

No cabe duda que las aeronaves VTOL han sufrido una gran evolución desde sus comienzos hasta hoy, pero debido a su relativa ineficiencia y complejidad, los aparatos VTOL corrientes, representados casi totalmente por helicópteros, son muy costosos. Por lo tanto sólo se usan cuando su posibilidad de subida vertical y vuelo estacionario les permite llevar a cabo misiones que no son posibles con aviones convencionales.

Es necesario recordar, eso sí, la cantidad tan grande de personas que han salvado los helicópteros en las guerras (como Corea o Vietnam), la impresionante labor contra incendios que podemos ver todos los veranos en cualquier parte del mundo, o el rápido transporte sanitario desde cualquier accidente hasta el hospital más cercano.

Una utilización más amplia de aviones VTOL en el futuro depende al parecer del desarrollo mejorado del empuje dirigido (toberas giratorias), turbo ventiladores, motores de sustentación a reacción y dispositivos de sustentación por ventilador.

El desarrollo parece quedará supeditado a las necesidades militares para una aplicación civil posterior. Sin embargo los beneficios de viajes más rápidos que prometían los aviones VTOL no serán completamente explotados hasta que se haya solucionado el problema del ruido, haciendo posible su utilización en el centro de las ciudades

Eficiencia o rendimiento de sustentación

Para que un aeroplano despegue es necesario producir un empuje hacia arriba superior a su peso en carga. En un avión convencional, esta fuerza de sustentación es generada por el ala, la cual genera una diferencia de presiones entre el intradós y el extradós, haciendo que la aeronave se eleve. Se puede decir que el ala desvía el aire hacia abajo, y de hecho, todas las fuerzas de impulsión, sustentación y control, se obtienen produciendo una corriente de aire que se mueve en la dirección requerida. Una hélice produce empuje llevando aire desde delante hacia atrás a una velocidad aumentada. Un motor de reacción hace lo mismo, aunque la vena de aire es de diámetro relativamente más pequeño y la velocidad mucho más elevada.

El rendimiento de sustentación depende de la relación entre la cantidad de aire desviada y su velocidad. En términos sencillos, cuanto mayor es la velocidad del aire desviado, menor es el rendimiento, o sea que doblando la velocidad, el rendimiento de reduce a la mitad.

Así, el dispositivo más eficiente para producir sustentación es el ala fija de un avión convencional. La posibilidad de despegue vertical requiere la generación de sustentación sin movimiento hacia delante, es decir, el ala del avión. Como hemos visto, en un helicóptero el ala fija está constituida por un ala rotativa conocida como rotor.

Aunque menos eficiente que un ala fija, un rotor, al impartir una velocidad relativamente pequeña a una cantidad de aire relativamente grande, es más eficiente que un motor a reacción que proporciona una corriente de gases a gran velocidad a una columna de aire relativamente pequeña.

Hélices contrarrotativas
Como ya se sabe, el giro de un rotor alrededor de un eje produce un par de rotación igual magnitud y dirección contraria, con lo que en el caso de ciertas aeronaves de despegue vertical como el helicóptero o el avión sentado sobre su cola, es necesario añadir algún mecanismo que evite que el fuselaje gire en sentido contrario al rotor.

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Existen varios métodos, como el rotor de cola o la sustitución de este por un chorro de gases procedentes de la tobera de salida del motor turboeje, regulable mediante persianas. Estas formas son aptas para un helicóptero, pero no para un tail sitter. Se adoptó por ello un sistema (el primero usado en helicópteros como antipar) llamado hélice contrarrotativa. Esta consistía en dos rotores, girando en sentido opuesto, de tal manera que el par de reacción de uno se contrarrestaba por el par de reacción del segundo. En helicópteros, éstos podían estar sobre distintos ejes paralelos entre sí, ejes oblicuos, o sobre un mismo eje.

Pero la verdadera hélice contrarrotativa es la del Convair XFY-1, que hacía que, sobre un mismo eje (se entiende que mecánicamente están separados) giraran dos hélices en sentido contrario la una a la otra, anulando efectivamente el efecto del par de reacción.

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