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Ricardo

Motores y sustentación

 Topic started
 2-15-2011 17:35:22
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Saludos.

Tengo un par de dudas en mente y espero que los más duchos me aclaren
las ideas.

En un documental de Mayday Catástrofes Aéreas narraban un accidente
sucedido en Holanda, donde un B-747 caía sobre una ciudad.
El comentarista decía que tal avión puede desprender cualquiera de sus
motores a voluntad en caso de fallo técnico.
-¿ Todos los aviones civiles pueden hacer lo mismo ?.

Y por último.
-¿ Qué teoría sobre la sustentación es más acertada para vosotros; la
de Bernoulli o Newton ?.

Gracias de antemano por las posibles respuestas.
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John

 Reply #3
 2-15-2011 17:55:54

A ver, a ver... ni los motores del Boeing 747-200F estallaron ni hay un "botón" para desprenderse de los motores.

Debido a la fatiga estructural de un pasador del motor número 3, éste se desprendió, con la mala suerte que en su caida se llevó por delante el motor número 4 y parte del borde de ataque del plano derecho. Esto supuso que aunque la aeronave puediera volar con tan sólo los motores número 1 y 2, al reducir velocidad para la aproximación y sacar las superficies hipersustentadoras (flaps y slats), el piloto provocara sin saberlo (desde la cabina no sabían lo que había pasado, si un fallo en los motores 3 y 4 o que) una descompensación (mucha más sustentación en el plano izquierdo que estaba intacto en comparación con la que generaba el plano derecho sin slats), que provocó un alabeo hacia la derecha que acabó siendo incontrolable.


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José María Rebés

 Reply #5
 2-15-2011 18:12:07

Y por cierto, sobre las teorías de sustentación se han escrito toneladas de papel. Pedir una opinión a simplea amantes de la aviación se me antoja algo arriesgado. Por mi parte nada que decir sobre el tema, quizá haga la carrera de aeronática cuando me jubile a ver si encuentro la respuesta :-)

Añado algo a lo que dice Air, exacto y preciso, relacionado con lo que se decidió tras ese accidetne, que leo en Wikipedia:

"Después de este accidente y otros dos ocurridos en circunstancias similares (el de China Airlines y el de Japan Airlines), la idea de procurar un desprendimiento “limpio” de los motores en caso de fallo estructural ha sido abandonada. En los tres accidentes, se separó un motor causando graves daños al aparato, al borde de ataque, a los sistemas hidráulicos y neumáticos, a los controles, e incluso en este que acabamos de estudiar y en el de China Airlines se provocó la pérdida del otro motor. La nueva idea, es que no sea posible el desprendimiento de los motores. La única circunstancia que se contempla, es el fallo en caso de aterrizaje brusco, donde se procura que el motor no dañe los depósitos de combustible situados en el ala. La primera medida tomada bajo este concepto, ha sido la de rediseñar los pasadores de los anclajes, eliminando la sección débil de menor área. Además, el mismo pasador se fabrica ahora en acero inoxidable altamente resistente a la corrosión y a la fatiga. De esta manera, se espera retrasar la aparición del fallo a fatiga. Todo el programa del pylon ha tenido que ser revisado bajo el concepto de fallo seguro y resistencia frente a la corrosión y a la fatiga. En nuestro caso, si las inspecciones hubieran funcionado adecuadamente, se podría haber detectado las grietas a tiempo y así haber evitado el accidente. También se ha rediseñado totalmente el sistema de anclaje del pylon, añadiéndole dos anclajes más en la zona central."

En resumen, no solo no se pueden soltar voluntariamente sino que se han reforzado para que tampoco lo puedan hacer por fatiga, o que la fatiga no llegue a producirse.

Saludos,

José María


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Eliseo Vergara

 Reply #7
 2-15-2011 22:05:38

Sobre el tema de los motores ya te han contestado.
Sobre el tema de la sustentación intentaré comentarte yo algo, aunque ese asunto daría para mucho.

La pregunta está mal formulada. No se trata de enfrentar al bueno de Daniel Bernouilli con Sir Isaac Newton, más que nada porque ambas explicaciones son correctas (no totalmente rigurosas, pero sí correctas), la que nos da el teorema de Bernouilli y las que nos da la tercera ley de Newton.

Lo que ocurre es que hay que explicarlo bien. Tanto una como otra explicación han sido –sobre todo el teorema de Bernoulli- lamentablemente mal explicadas. Y no sólo en los colegios, institutos o universidades, sino también en la bibliografía dedicada a formar pilotos.

Empecemos por el teorema de Bernoulli: viene a decir algo así como que cuando un fluido aumenta su velocidad, disminuye su presión, y viceversa (en realidad es un poco más complejo, pero para esta explicación, me vale).

El problema, como he dicho, viene de cómo se aplica "popularmente" este teorema a un perfil alar. Generalmente se cuenta algo así como: “cuando dos partículas de aire se acercan al perfil alar, la que circula por el lado superior, tiene que recorrer más distancia en el mismo tiempo que la partícula que va por el lado inferior, por lo que debe ir más rápido, lo que implica que disminuye su presión de acuerdo con el teorema de Bernoulli, mientras que la partícula de aire que circula por el lado inferior, debe ir más lenta, por lo que la presión será mayor”

Esta tontería se conoce como “La Falacia del Tiempo de Tránsito Igual”.

No hay ley humana o divina que obligue a dos partículas a que tengan que recorrer el ala en el mismo tiempo para luego reencontrarse en el borde de fuga cual dos enamorados en una película romántica.

Por otro lado, esta explicación no tiene pies ni cabeza porque, entre otras lindezas, deja sin explicar el funcionamiento de los perfiles concavo-convexos, del perfil simétrico, de un perfil en vuelo invertido, etc.

SOLUCIÓN: El teorema de Bernoulli es perfectamente correcto, pero lo que no lo es, es como se aplica habitualmente para calcular el campo de velocidades en el perfil alar.
Si calculamos el campo de velocidades REAL del aire sobre el perfil, se puede aplicar Bernouilli sin ningún problema, y resulta correcto.

Como curiosidad, comentar que en la realidad el flujo sobre el perfil alar no es que vaya más deprisa que el que va bajo el perfil, sino que va mucho más deprisa de lo que predice esta falacia del tiempo de tránsito igual, y adelanta al flujo del intradós, llegando bastante antes al borde de fuga.

Vamos ahora con Newton: Igualmente es perfectamente válido aplicar la tercera ley de Newton para explicar la sustentación en un perfil alar, pero como antes, hay que explicarlo bien.

No se trata, como mucha gente cree, que el aire “choca” contra el perfil alar que tiene un cierto ángulo de ataque, y lo “empuja” hacia arriba. Eso funciona cuando sacamos la mano por la ventanilla del coche, pero no es así como trabaja un perfil alar.

Lo que nos dice la tercera ley de Newton es que debido a la forma del perfil alar la corriente incidente que llega al borde de ataque es deflectada hacia abajo en el borde de fuga, provocando entonces una fuerza igual y de sentido contrario (sustentación) que eleva al avión.

La existencia de dos formas de explicarlo (hay alguna más) no supone ninguna contradicción entre ellas. Se trata de dos simplificaciones, dirigidas a audiencias diferentes, de un fenómeno realmente complejo y difícilmente simplificable manteniendo la rigurosidad científica.

Un saludo

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J. Gavilán

 Reply #8
 2-16-2011 10:27:50

Excelente explicación de Eliseo.

Yo, para añadir algo, nombraría el Efecto Venturi, ya que tambien tiene relación con el Teorema de Bernoulli y con la sustentación.

Bernoulli dice que "La presión interna de un fluido (líquido o gas) decrece en la medida que la velocidad del fluido se incrementa",lo que quiere decir que la suma de la presión y la velocidad es constante. Lo que se traduce en que si una de las dos aumenta, la otra tiene que disminuir en la misma proporción.

(esto es lo mismo que decir que la Presión dinámica + presión estática = Presión total, que siempre es constante. Podemos interpretar que si la presión dinámica (velocidad del fluido) se incrementa, la presión estática disminuye. Aunque esto sería ya meterse de lleno en Principios de Vuelo)

Venturi, comprobó que al pasar por un estrechamiento las partículas de un fluido aumentan su velocidad, disminuyendo la presión, ya que el estrechamiento tiene menos volumen.
Cuando un avión que tiene perfiles aerodinámicos -alas- se mueve en el aire, a una cierta velocidad y con determinada colocación hacia arriba (ángulo de ataque. Que también es importante en esto que estamos hablando),... El plano produce un flujo de aire en proporción a su ángulo de ataque (mayor ángulo de ataque produce mayor estrechamiento en el extrados) y a la velocidad con que el ala se mueve respecto a la masa de aire que la rodea; de este flujo de aire, el que discurre por extrados tendrá una velocidad mayor (efecto Venturi ---> Mayor Velocidad = Mayor estrechamiento) que el que discurre por el Intradós. Mayor velocidad implica menor presión (teorema de Bernoulli).

Resumiendo, que el extradós soporta menos presión que el Intradós. Esta diferencia de presiones produce una fuerza aerodinámica que empuja al ala de la zona de mayor presión, intradós, a la zona de menor presión extrados. He aquí la aplicación de la Tercera Ley del Movimiento de Newton. ("Para cada fuerza de acción hay una fuerza de reacción igual en intensidad pero de sentido contrario")

Por ultimo, la corriente de aire que fluye a mayor velocidad por encima del ala, confluye con la que circula por debajo en el borde de salida del ala, deflectando (como dijo Eliseo) a esta última hacia abajo, produciéndose una fuerza de reacción adicional hacia arriba. Es lo que se conoce por fuerza de sustentación.

Todo esto hay que tener en cuenta que es solo para perfiles que vuelan por debajo de la velocidad del sonido. A velocidades ultrasónicas, el teorema de Bernoulli empieza a "hacer cosas raras" y las proporciones empiezan a cambiar. Y ahí no me voy a meter, que puedo montar un lío grande...

Espero haber aclarado algo más.

Saludos.




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