ANÁLISIS DE DESPEGUE

Análisis del despegue parte I.

Vamos a dividir el análisis de un despegue en varios artículos, aquí les presento el primero de la serie.

El despegue de una aeronave, divido en forma general se compone de:

1.-Recorrido horizontal o carrera de aceleración.- Recorrido durante el cual la aeronave opera a un ángulo de ataque constante y las ruedas del tren de aterrizaje están en contacto con el piso de la pista mientras que la velocidad va aumentando con aceleración constante desde su valor cero hasta la velocidad de despegue.

2.-Recorrido de transición.- Periodo muy corto en el cual la aeronave aumenta el ángulo de ataque para facilitar el despegue (Vr).

3.-Recorrido de ascenso.- Recorrido en el cual la aeronave se va elevando en forma constante hasta pasar por encima del nivel de la pista a una altura de 35 pies.

Ahora bien, en esta fase del vuelo, las fuerzas que actúan en la aeronave durante el despegue son:

Fuerzas que actúan en el despegue

-Levantamiento (L)

-Resistencia al avance producido por el aire (D)

-Tracción (T)

-Peso de la aeronave (W)

-Resistencia por fricción de la pista con las ruedas del tren de aterrizaje (Ff)

-Reacción del terreno sobre la rueda (N)

Como podremos observar, las cuatro fuerzas que actúan en el vuelo de un avión, también están presentes en el despegue, solo que a estas se le suman dos más, que están relacionadas con el rodamiento de los neumáticos en la pista.

Distancia de despegue

La distancia de despegue está en función de la aceleración y la velocidad, la fuerza que produce la aceleración en la carrera de despegue es la resultante de la tracción menos la resistencia al avance total.

Es importante notar que la distancia varia directamente al cuadrado de la velocidad e inversamente a la aceleración.

La mínima distancia de despegue es de interés en la operación de cualquier aeronave porque define los requerimientos de las pistas. La mínima distancia es obtenida al alcanzar una velocidad suficiente de seguridad, la cual permite el margen necesario sobre la velocidad de desplome y provee control satisfactorio.

La velocidad de despegue deberá ser de 1.05 a 1.25 veces la velocidad de desplome o

velocidad mínima de control.

En las aeronaves de hélice, la tracción que produce esta, disminuye más rápidamente que el aumento de la resistencia al avance total, por lo tanto la fuerza de aceleración disminuye con la velocidad.

Efecto de los sistemas hipersustentadores

Los principales propósitos de los dispositivos hipersustentadores es el incrementar el coeficiente de levantamiento máximo y reducir la velocidad de desplome de las aeronaves.

Existen diversos tipos de dispositivos hipersustentadores usados para incrementar el coeficiente de levantamiento a bajas velocidades, unos de ellos son las aletas (Flaps) situadas en el borde de salida del ala, las cuales son usualmente de un 15 a 25 por ciento de la longitud de la cuerda. La deflexión de estas aletas produce el efecto de un aumento de la combadura agregado a la parte posterior de la cuerda.

En el despegue una deflexión total de las aletas podría permitir despegar a una baja velocidad, pero el aumento de la resistencia al avance retardará la aceleración de la aeronave a esta velocidad.

Durante la carrera de despegue con las aletas en posición neutral se tendrá baja resistencia y se permitirá una rápida aceleración, pero se incrementará la distancia. Las prácticas comunes han mostrado que las aletas deben colocarse en una posición de deflexión moderada, por ejemplo 10 grados y mantenerlas en esta posición durante todo el despegue.

Otros sistemas hipersustentadores consisten en aditamentos cercanos o en el borde de ataque del ala, los más comunes son las ranuras aerodinámicas tipo fijo y tipo automático o móvil, así como los controles de la capa limite por aspiración o soplado sobre la aleta.

Las ranuras y las aletas del borde de ataque producen aumentos apreciables en el coeficiente de levantamiento máximo, pero el incremento del ángulo de ataque para obtener ese levantamiento máximo puede ser desventajoso, por esta razón las ranuras y sistemas hipersustentadores del borde de ataque, normalmente son utilizados en coordinación con las aletas del borde de salida, los cuales producen el levantamiento máximo a menor ángulo de ataque.

Si inmediatamente después del despegue se retraen o se suben las aletas, podrá suceder que la aeronave no tenga la suficiente velocidad para obtener el levantamiento necesario sin aletas, o sea que se deben de subir estas hasta que se ha obtenido la suficiente velocidad para contrarrestar la disminución de la sustentación, una retracción prematura puede causar el desplome.

Al subir las aletas, es necesario aumentar el ángulo de ataque del ala para conservar el mismo coeficiente de levantamiento. Este efecto se puede contrarrestar si la aceleración de la aeronave es rápida, sin no es así habrá necesidad de aumentar el ángulo de ataque para conservar la misma velocidad ascensional. Esta situación es típica cuando se despega al peso máximo o con altitud densimetrica elevada. Además de la técnica adecuada para el despegue, otras variables afectan al rendimiento del despegue.

Efecto del peso en la distancia de despegue

Es importante considerar el efecto del peso de la aeronave sobre la carrera de despegue, ya que afecta a la fuerza de levantamiento y por lo tanto al ángulo de ataque, así como a la fuerza resistencia al avance y a la fuerza normal sobre el terreno de la pista.

Un aumento en el peso total produce los siguientes efectos:

a) Aumenta la velocidad de despegue

b) Aumenta la masa que debe acelerarse

c) Aumenta la resistencia al avance total

El efecto del peso en la distancia de despegue, depende del efecto sobre la fuerza resultante aceleradora y del efecto sobre la velocidad de despegue.

Efecto del viento en la distancia de despegue

Durante el despegue la aeronave puede encontrarse con diferentes condiciones de viento, pero las que afectan la distancia de despegue son los vientos de frente y los vientos de cola.

Si la aeronave se encuentra con un viento de frente al despegar, esta condición es deseable, ya que permite a la aeronave alcanzar la velocidad verdadera de despegue a una velocidad absoluta (con relación al terreno) menor. O sea con una componente de viento de frente la distancia de despegue es menor. Con viento de cola la distancia requerida de despegue será mayor.

Efecto de la pendiente de pista

Cuando una aeronave se desplaza en su carrera de despegue sobre una pista con pendiente, el peso de la aeronave tiene una componente horizontal que es paralela a la pista. Esta componente del peso se suma a la fuerza aceleradora durante un despegue cuesta abajo y si el despegue se efectúa cuesta arriba la componente se suma a la fuerza de resistencia al avance.

El valor de la componente horizontal del peso, está en función directa con la pendiente de la pista.

El efecto exacto de la pendiente está en función de la relación de la tracción y al peso. En una aeronave con alta relación tracción/peso, el efecto de la pendiente sobre la distancia de despegue es menor, comparado con una aeronave de menor relación tracción/peso; lo cual es debido que la componente a lo largo de la trayectoria es un porcentaje mayor cuando la tracción es menor y esta afecta más a la fuerza aceleradora resultante.

Una pendiente de pista se expresa en términos de pendiente positiva si la misma se encuentra cuesta arriba y se llamara pendiente negativa cuando se encuentre cuesta abajo. Para determinar el porcentaje de pendiente se calcula con la diferencia de ambas cabeceras entre la longitud total de la pista.

Efecto de la velocidad de despegue

La velocidad de despegue indicada en el manual de vuelo de una aeronave es la velocidad mínima con la que la aeronave puede volar con seguridad. Cuando se efectúa el despegue a una velocidad inferior a la adecuada, puede provocarse un desplome o que la velocidad ascensional sea demasiado baja en un principio. Como la velocidad es inferior, se requiere un ángulo de ataque demasiado grande y en algunos casos la aeronave no podrá sostenerse a este ángulo y fuera del efecto tierra, podrá despegar pero no ascender.

Si la aeronave alcanza en tierra una velocidad excesiva, la velocidad ascensional es mayor en un principio, pero se aumentará apreciablemente la distancia de despegue.

Efecto de la altitud densimetrica

La altitud densimetrica o altitud densidad, es la altitud en la atmósfera estándar que corresponde a un valor determinado de densidad de aire. El cálculo de la elevación densimetrica requiere de consideración de la presión (o altitud presión) y de la temperatura existente fuera de condiciones de atmósfera estandar (ISA).

La variación de la altitud densimetrica afecta el rendimiento del despegue, un aumento en la elevación densimetrica aumenta la velocidad verdadera de despegue y disminuye la tracción, así como la fuerza aceleradora resultante.

Una aeronave para una configuración fija, requiere una determinada presión dinámica para despegar al ángulo de ataque y coeficiente de levantamiento conveniente para el despegue, lo mismo cuando opera al nivel del mar que cuando opera a una elevación mayor; o sea, que para una elevación mayor la aeronave seguirá despegando a la misma velocidad indicada; sin embargo, la velocidad verdadera será mayor a mayor elevación, para que el aumento de velocidad contrarreste la disminución de la densidad del aire.

La altitud densimetrica afecta también a la tracción producida por los motores. Un aumento de la elevación produce una disminución de la potencia disponible en los motores recíprocos no sobrealimentados, mientras que en los motores sobrealimentados, la potencia disponible aumenta ligeramente hasta alcanzar la altitud critica.

De lo anterior resulta que el efecto de la altitud densimetrica sobre el despegue depende del tipo del grupo moto propulsor y de la relación tracción/peso.

En la próxima entrada, veremos las Distancias declaradas: TODA(Take Off Distance Available), TORA (Take Off Run Available)  y ASDA (Accelerate Stop Distance Available) y su interacción con las Velocidades de operación y las pistas balanceadas.

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