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#Novedades de la industria
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Entendiendo la Velocidad de Maniobra
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No es lo que piensas.
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¿Qué es la velocidad de maniobra y por qué debería importarte?
Tal vez lo más importante, ¿qué debe saber para maximizar su seguridad al volar?
La definición ampliamente aceptada de velocidad de maniobra (Va) es la velocidad a la que un avión se detendrá antes de exceder su límite máximo de carga.
Pero espera! Hay más....en la historia.
La velocidad de maniobra se ha estado disfrazando como la velocidad mágica para protegerte de daños estructurales en la turbulencia. Es importante, pero no es la panacea de la protección para la que fuimos entrenados. Antes de explicar, sin embargo, repasemos la velocidad de maniobra, y cómo y por qué cambia con el peso.
Los aviones están diseñados para resistir cargas de tensión variables en función de su uso previsto. La FAA certifica las aeronaves en una de las tres categorías: normal, utilitaria y acrobática. Los límites máximos de carga para cada categoría son:
Normal - +3.8Gs y -1.52Gs;
Utilidad - +4.4Gs y -1.76Gs;
Acrobático - +6Gs y -3Gs.
Una aeronave que vuela en línea recta y a una velocidad constante se encuentra en un estado estable en el que la elevación de la aeronave es igual a su peso. Dado que la fuerza G se calcula dividiendo la elevación por el peso, la carga, o fuerza G, en esta condición es igual a uno (2,500 lbs. de elevación/2,500 lbs. de peso = 1G). Exactamente la misma fuerza G que en el hangar.
Sin embargo, si la elevación del avión se duplica, ya sea por una ráfaga turbulenta o porque el piloto se retira del elevador, la carga del avión se duplica (5,000 lbs. de elevación/2500 lbs. de peso = 2Gs).
Si la elevación continúa aumentando, la carga o la fuerza G continúa aumentando proporcionalmente; es decir, 7,500 libras de elevación pondría una carga 3G en el avión (7,500 libras de elevación/2,500 libras de peso = 3Gs), y 10,000 libras de elevación produciría 4Gs de carga (10,000 libras de elevación/2,500 libras de peso = 4Gs de carga).
El levantamiento aumenta cuando el ángulo de ataque (AOA) aumenta.
AOA es el ángulo entre la línea de acordes y la dirección de vuelo. Para los aviones de aviación general, existe una relación directa, casi uno a uno, entre el ascensor y el AOA hasta que se alcanza el ángulo crítico de ataque.
El ángulo crítico de ataque, típicamente entre 15 y 20 grados en aeronaves de aviación general, es el AOA que produce la máxima elevación. Cualquier aumento más allá del ángulo crítico de ataque resulta en un estancamiento.
Para calcular la velocidad de maniobra en los ejemplos siguientes, utilizaremos un ángulo de ataque crítico de 18 grados. Nuestros ejemplos supondrán una relación lineal o uno a uno entre el levantamiento y el ángulo de ataque, como se muestra en el gráfico siguiente, mientras que una duplicación del AOA produciría una duplicación del levantamiento.
Supongamos que un avión con peso bruto está volando recto y nivelado a 140 nudos. Con ese peso y velocidad, esta aeronave requiere un AOA de 3 grados para producir suficiente elevación para mantener el nivel de vuelo.
Si la turbulencia o la entrada manual aumenta el AOA de 3 grados a 6 grados, la elevación se duplica y el factor de carga se duplica a 2Gs. La carga continúa aumentando a medida que aumenta el AOA, hasta que se alcanza su ángulo de ataque crítico de 18 grados.
Bajo estas condiciones, la carga máxima de esta aeronave sería de 6Gs porque el AOA era de 3 grados en vuelo nivelado y sólo podía aumentar seis veces antes de alcanzar su ángulo de ataque crítico de 18 grados (18 grados es seis veces su nivel de crucero AOA de 3 grados).
Como se ha dicho anteriormente, la carga máxima (fuerza G) se alcanza con un ángulo de ataque crítico de 18 grados, ya que cualquier aumento en el AOA provocaría una pérdida, eliminando así la carga por completo.
Si el avión en este ejemplo fue certificado en la categoría normal con una carga máxima de +3.8Gs, podría experimentar daño estructural a esta velocidad en fuerte turbulencia.
En este caso, debe disminuir la velocidad porque volar más despacio requerirá un AOA más alto para mantener el nivel de vuelo. Un AOA más alto en vuelo nivelado te pondría más cerca de tu ángulo crítico de ataque. Por ejemplo, si una velocidad más lenta requiere un AOA de 5 grados para mantener el nivel de vuelo, la carga máxima sería de 3.6Gs (18 dividido por 5 = 3.6Gs).
Otro factor determinante es el peso del avión. El Manual de Operaciones del Piloto (POH) especifica la velocidad de maniobra de la aeronave a peso bruto. Si vuela por debajo del peso bruto, la velocidad de maniobra se reduce porque se requiere un AOA más bajo para producir la elevación necesaria para mantener el nivel de vuelo.
Por ejemplo, un avión de 2.500 libras puede requerir un AOA de 4,5 grados a 110 nudos para generar 2.500 libras de elevación para un vuelo nivelado, mientras que el mismo avión a la misma velocidad que pesa sólo 2.200 libras puede ser capaz de mantener un vuelo nivelado con un AOA de 3 grados.
De nuevo, con un AOA reducido de 3 grados, una carga de 6G podría ser generada por una fuerte ráfaga de turbulencia antes de detenerse en el ángulo crítico de ataque de 18 grados.
En turbulencia, quieres un AOA alto en vuelo nivelado para reducir el multiplicador antes de alcanzar tu ángulo de ataque crítico. No puede cambiar su ángulo de ataque crítico, pero puede aumentar su AOA de crucero disminuyendo la velocidad.
Ahora, el resto de la historia.
Tradicionalmente, se nos enseñaba que volar a una velocidad de maniobra o inferior nos protegería de daños estructurales durante turbulencias o de una rápida desviación de control de un extremo a otro.
Ahora sabemos que hay excepciones.
Una excepción práctica es cuando dos o más fuerzas están en juego simultáneamente.
Para una mejor comprensión, puede ser útil saber cómo se realizan las pruebas de vuelo de las nuevas velocidades de maniobra de los aviones.
En aire liso, el piloto de prueba mueve rápidamente un control de vuelo a su límite de diseño positivo y luego lo devuelve a su posición neutral. Después de una pausa, repite el proceso hasta el límite negativo del control antes de volver a la posición neutral. Esta prueba se repite para cada eje por separado: cabeceo, balanceo, guiñada.
Por lo tanto, la velocidad de maniobra puede proteger las alas de fallos estructurales si las cargas son verticales como el aire entrecortado; sin embargo, las ráfagas a menudo introducen esfuerzos en más de un eje simultáneamente. El cabeceo, la inclinación y el guiñada se producen al mismo tiempo que la tensión de la aeronave en múltiples direcciones.
Otra excepción es la desviación rápida y repetida del control de un eje.
Esto resultó fatal en el accidente del vuelo 587 de American Airlines en 2001, en el que 260 personas perdieron la vida. Al salir de JFK, el Airbus A300-605R encontró turbulencia de estela, y en respuesta el piloto aplicó la entrada de timón con una desviación casi completa hacia la derecha, luego completamente hacia la izquierda, luego hacia la derecha nuevamente, luego hacia la izquierda una vez más, y luego hacia la derecha una vez más, todo ello en menos de siete segundos. La rápida y completa entrada de deflexión creó tanta fuerza que cortó la aleta vertical, causando que el Airbus se saliera de control y se estrellara. Lo importante que hay que entender, por el bien de este debate, es que todo eso ocurrió por debajo de la velocidad de maniobra de la aeronave.
Es importante entender que la velocidad de maniobra es un número aproximado que no protege a su avión de una falla estructural en todas las situaciones.
En 2010, la Administración Federal de Aviación enmendó las normas de aeronavegabilidad aplicables a los aviones de categoría de transporte (no acrobáticos) para aclarar que volar a o por debajo de la velocidad de maniobra de diseño no permite al piloto realizar múltiples entradas de control de gran tamaño en un eje de avión o una sola entrada de control completo en más de un eje de avión a la vez sin poner en peligro la estructura del avión. La FAA emitió esta regla final para evitar que los pilotos malinterpreten el significado de la velocidad de maniobra de un avión, que podría causar o contribuir a un futuro accidente.
Expediente No. FAA-2009-0810
Enmienda No. 25-130, efectiva a partir del 15 de octubre de 2010
Si no puede contar con volar a una velocidad de maniobra o inferior para proteger la integridad estructural de su aeronave, ¿qué debe hacer cuando encuentre turbulencias?
Claramente, la mejor opción es evitar turbulencias siempre que sea posible. Familiarizarse con las fuentes de turbulencia le ayudará a evitarlas. Refiérase a Turbulencia para aprender, entre otras cosas, a:
Vuela detrás y no delante de las tormentas.
Vuela por encima de las olas de la montaña si es posible. Si no es así, vuela perpendicular a las olas de la montaña o paralelo al lado de barlovento.
Permanecer por encima y/o a barlovento de la trayectoria de vuelo de otra aeronave para evitar la turbulencia de su estela.
Cuando no se puede evitar la turbulencia, disminuya la velocidad de maniobra y vuele suavemente.
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