Máquinas voladoras

Tecnología. Avión. Aeroplano. Sustentación. Principios de vuelo. Resistencia. barrera del sonido. Contaminación acústica. Fuselaje. Propulsión. Motor

  • Enviado por: Andreé Nieto Rauter-santo
  • Idioma: castellano
  • País: Perú Perú
  • 30 páginas

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Trabajo de Maquinas Voladoras

Avión o Aeroplano, aeronave más pesada que el aire, por lo general propulsada por medios mecánicos y sustentada por alas fijas como consecuencia de la acción dinámica de la corriente del aire que incide sobre su superficie (véase Aerodinámica). Otras aeronaves más pesadas que el aire son: el planeador o velero, provisto también de alas fijas y carente de motor; aquellas en las que se sustituye las alas por un rotor que gira en el eje vertical (véase Autogiro; Helicóptero), y el ornitóptero, cuyo empuje y sustentación se consigue mediante alas batientes. Se han desarrollado modelos de juguete que vuelan perfectamente, pero los de mayor tamaño no han tenido éxito. Véase Aviación para la historia de aparatos más pesados que el aire.

La palabra aeroplano sugiere normalmente aparatos que operan desde tierra firme, pero en realidad se aplica a otros tipos de aviones como los transportados, hidroaviones y anfibios. La principal diferencia de configuración entre estos aparatos está en el tren de aterrizaje. Los aviones transportados están diseñados para despegar y aterrizar desde una instalación móvil, la más común es el portaaviones; para ello disponen de un gancho con el que en el momento de aterrizar se sujetan a un cable que cruza la cubierta del portaaviones y junto con los frenos del propio avión, permiten una carrera de aterrizaje muy corta. Para despegar se enganchan a una catapulta que en pocos segundos, junto con el motor a máxima potencia, les hacen alcanzar la velocidad de despegue. Los hidroaviones sustituyen las ruedas del tren de aterrizaje por flotadores. El modelo conocido como barca voladora tiene el fuselaje como el casco de un barco y aparte de sus funciones aerodinámicas e hidrodinámicas, sirve para que flote una vez posado en el agua. Los anfibios van provistos de ruedas y flotadores y en algunos casos de casco, lo que permite operar con la misma efectividad tanto en tierra como en agua. Antes de la II Guerra Mundial los hidroaviones se usaron para el transporte militar y para el servicio comercial intercontinental. Por su configuración tenían que volar despacio y amerizar despacio. Como los nuevos aviones volaban y podían aterrizar a más velocidad, para ganar eficiencia, los grandes aviones pasaron a operar solamente desde tierra. Los anfibios vuelan y aterrizan aún más despacio por su doble tren de aterrizaje y se usan menos. A veces son muy útiles, sobre todo en zonas como la selva donde la construcción de una pista de aterrizaje es costosa y difícil de mantener pero, sin embargo, hay abundantes ríos con aguas profundas y tranquilas. Existen flotadores anfibios para avionetas. Parecen flotadores convencionales y tienen una rueda en el centro. La rueda sobresale muy poco y no crea resistencia en el agua pero asoma lo suficiente para permitir aterrizar en superficies de tierra o de hierba cortada.

Otros modelos de aviones más pesados que el aire son los VTOL y STOL. La aeronave VTOL (del inglés vertical takeoff and landing, 'avión de despegue y aterrizaje vertical'), es un avión cuyas características de vuelo son semejantes a los demás aviones; adicionalmente tienen la capacidad de despegar y aterrizar en vertical. Hay varias maneras de conseguir el despegue vertical desde tierra; la mayor parte de los diseños utilizan motores reactores giratorios que al comienzo del despegue se colocan en posición vertical y después, poco a poco, van rotando hasta situarse horizontalmente al adquirir la velocidad necesaria para volar; éste sistema requiere mucha potencia de empuje en los motores. Las alas variables y los ventiladores móviles se usan también en este tipo de despegues, pero originan resistencias aerodinámicas muy altas para el vuelo horizontal. Los aviones convertibles combinan los rotores de los helicópteros con las alas fijas de los aviones, resultan prometedores para vuelos comerciales cortos de despegue vertical. Compiten con los helicópteros, pero vuelan más deprisa.

La aeronave STOL (del inglés, short takeoff and landing), es un avión que despega y aterriza en tan poca distancia que sólo requiere pistas muy cortas. Es más eficiente, en términos de consumo de combustible y potencia de los motores, que la aeronave VTOL y además es capaz de volar también a mayores velocidades y con más alcance que los helicópteros. Para aeronaves más ligeras que el aire, véase Planeador; Globo.

Principios del vuelo

Un aeroplano se sustenta en el aire como consecuencia de la diferencia de presión que se origina al incidir la corriente de aire en una superficie aerodinámica como es el ala. En la parte superior la presión es menor que en la inferior (véase Principio de Bernoulli), y esa diferencia produce un efecto de empuje hacia arriba llamado sustentación. La magnitud del empuje depende de la forma del corte transversal del ala, de su área, de las características de su superficie, de su inclinación respecto al flujo del aire y de la velocidad del mismo.

Sustentación

La sustentación producida en un ala o superficie aerodinámica es directamente proporcional al área total expuesta al flujo de aire y al cuadrado de la velocidad con que ese flujo incide en el ala. También es proporcional, para valores medios, a la inclinación del ángulo de ataque del eje de la superficie de sustentación respecto al de la corriente de aire. Para ángulos superiores a 14 grados, la sustentación cambia con rapidez hasta llegar a la pérdida total cuando, por efecto de esos valores, el aire se mueve produciendo torbellinos en la superficie de las alas. En ésta situación se dice que el perfil aerodinámico ha entrado en pérdida.

Cuando un avión está manteniendo la altura, la sustentación producida por las alas y otras partes del fuselaje se equilibra con su peso total. Hasta ciertos límites, cuando aumenta el ángulo de ataque y la velocidad de vuelo se mantiene constante, el avión ascenderá; si por el contrario, baja el morro del avión, disminuyendo así el ángulo de ataque, perderá sustentación y comenzará a descender. El sistema por el cual sube y baja el morro del avión se llama control de cabeceo.

Durante un vuelo, el piloto altera con frecuencia la velocidad y ángulo de ataque de la aeronave. Estos dos factores a menudo se compensan uno con otro. Por ejemplo, si el piloto desea ganar velocidad y mantener el nivel de vuelo, primero incrementa la potencia del motor lo que hace subir la velocidad, esto a su vez aumenta la sustentación por lo que para equilibrarla con el peso, bajará poco a poco el morro del avión con el control de cabeceo hasta conseguirlo.

Durante la aproximación para el aterrizaje, el piloto tiene que ir descendiendo y a la vez disminuyendo la velocidad lo más posible; ello produciría una considerable pérdida de sustentación y en consecuencia, un descenso muy fuerte y un impacto violento en la pista. Para remediarlo hay que lograr sustentación adicional alterando la superficie de las alas, su curvatura efectiva y su ángulo de ataque, mediante mecanismos adicionales como los flaps, alerones sustentadores que se extienden en la parte posterior de las alas y los slats en la parte frontal. Ambas superficies se usan para el despegue y aterrizaje, yendo retraídas durante el vuelo de crucero al tener una limitación de velocidad muy reducida, por encima de la cual sufrirían daños estructurales.

Resistencia

Los mismos factores que contribuyen al vuelo producen efectos no deseables como la resistencia. La resistencia es la fuerza que tiende a retardar el movimiento del avión en el aire. Un tipo de resistencia es la aerodinámica, producida por la fricción que se opone a que los objetos se muevan en el aire. Depende de la forma del objeto y de la rugosidad de su superficie. Se puede reducir mediante perfiles muy aerodinámicos del fuselaje y alas del avión. Hay diseños que incorporan elementos para reducir la fricción, consiguiendo que el aire que fluye en contacto con las alas mantenga el llamado flujo laminar cuando se desliza sobre ellas sin producir torbellinos.

Otro tipo de resistencia, llamada resistencia inducida, es el resultado directo de la sustentación producida por las alas. Se manifiesta en forma de torbellinos o vórtices en la parte posterior de los slats y especialmente del extremo de las alas, y en algunos aviones se coloca una aleta pequeña denominada winglet, que reduce notablemente su efecto.

Se llama resistencia total a la suma de ambas resistencias. La ingeniería aeronáutica trata de conseguir que la relación entre la sustentación y la resistencia total sea lo más alta posible, que se obtiene teóricamente al igualar la resistencia aerodinámica con la inducida, pero dicha relación en la práctica está limitada por factores como la velocidad y el peso admisible de la célula del avión. En el avión de transporte subsónico su valor puede llegar a veinte; en los de altas características duplica ése valor, mientras que el incremento de la resistencia, cuando se vuela a velocidades supersónicas, lo reduce a menos de diez.

Vuelo supersónico

La era de la aviación supersónica comenzó después de la II Guerra Mundial y su desarrollo tuvo que resolver problemas aerodinámicos y técnicos que hicieron los vuelos de experimentación tan peligrosos e inciertos como los de los primeros aviadores. Ni los complejos análisis matemáticos ni los resultados obtenidos en el túnel aerodinámico, donde se experimentaban los prototipos, podían garantizar que las características de un avión en vuelo supersónico fuesen, no ya satisfactorias, sino seguras sin más.

La barrera del sonido

El primer gran problema que encontraron los ingenieros aeronáuticos se conoce popularmente como la barrera del sonido. Se alcanza cuando la aeronave llega a la velocidad del sonido en el aire (unos 1.220 km/h al nivel del mar) conocida como Mach 1. Al obtener esa velocidad, se produce de forma brusca una modificación en la compresibilidad del aire, llamada onda de choque. El resultado de esta distorsión incrementa la resistencia al avance del avión que afecta a la sustentación del ala y a los mandos de vuelo. Por lo tanto, en los aviones que no estén adecuadamente diseñados, es imposible controlar el vuelo. Véase Mach.

Contaminación acústica

El ruido es un gran problema asociado con los aviones y sobre todo con el vuelo supersónico. El ruido de los motores de los aviones supersónicos es alto y más agudo que los subsónicos y constituyen una seria molestia para los trabajadores y vecinos de las comunidades próximas a los aeropuertos. Su mayor nivel de ruido se produce cuando la onda de choque originada por un vuelo supersónico impacta el suelo, generando un fragor en forma de explosión. Este efecto se conoce con el nombre de estampido sónico y puede romper los cristales de las ventanas de las casas en zonas muy alejadas del avión que los ha causado. Los investigadores y los fabricantes intentan reducir tanto el ruido de los motores como el estampido sónico, entre otras cosas porque les obliga las regulaciones de las autoridades aeronáuticas, que van desde prohibir el vuelo de aviones supersónicos sobre áreas pobladas, hasta establecer procedimientos, horarios y trayectorias especiales de despegue y aterrizaje, con el fin de reducir el impacto acústico de cualquier tipo de avión que opera en los aeropuertos.

La barrera del calor

Otro de los problemas asociado con el vuelo supersónico es la alta temperatura que se produce por la fricción del aire con las superficies exteriores del aeroplano. Este problema se conoce con el nombre de barrera del calor. Para contrarrestar las altas temperaturas y presiones que origina la velocidad supersónica, los materiales de la estructura y los de la superficie deben ser más resistentes al calor y a la presión que los usados en los aviones subsónicos. El titanio es un ejemplo de material con gran eficiencia ante ambos efectos. La necesidad de volar cada vez a más velocidad y altitud, y con una mayor autonomía de vuelo, han propiciado la aparición de nuevos diseños aerodinámicos y de modernos materiales para las estructuras del aparato.

Estructura del avión

Un avión de diseño actual y convencional presenta cuatro componentes: fuselaje, alas, empenaje de cola y tren de aterrizaje.

Fuselaje

En los albores de la aviación, el fuselaje consistía en una estructura abierta que soportaba los otros componentes del avión. La parte inferior de la estructura servía de tren de aterrizaje. Después, la necesidad de aumentar la resistencia y mejorar las prestaciones, llevó a desarrollar fuselajes cerrados, afianzados y sujetos por medio de montantes y cables de riostramiento, que mejoraban las condiciones aerodinámicas, proporcionaban protección a los pilotos y pasajeros y conseguían mayor espacio para el equipaje y la carga. Los fuselajes monocasco aparecieron poco tiempo después; una novedad que consistía en integrar en un solo cuerpo la estructura y su recubrimiento. Es el modelo más usado actualmente y permite presurizar el interior para volar a elevadas altitudes.

Alas

Aunque los aviones de un solo plano o ala, conocidos como monoplanos, aparecieron pocos años después del vuelo de los hermanos Wright, los primeros aeroplanos se construían preferentemente con dos alas (biplano) y en ocasiones con tres o con cuatro. Las alas múltiples tienen la ventaja de aumentar la sustentación con una estructura más fuerte, pero el monoplano encuentra menor resistencia al avance. Cuando se desarrolló el ala cantilever, el monoplano se afianzó definitivamente a pesar de que no comenzó su diseño hasta la década de los treinta. El ala cantilever consigue su fijación mediante elementos estructurales internos. Es un ala limpia desde su encastre en el fuselaje hasta su extremo, sin soporte visible alguno y se usa en la mayor parte de los aviones. Las alas reforzadas con puntales y cables aún se siguen utilizando en aviones pequeños y ligeros y en modelos acrobáticos. La estructura de un ala consiste en un armazón de largueros y costillas características cubierto por planchas metálicas unidas y sujetas al mismo por remaches u otros medios.

En los aviones pequeños el recubrimiento puede ser de lona y a veces de contrachapado o de fibra de vidrio impregnada de resina. Los largueros y costillas se extienden desde el fuselaje hasta la punta del plano. Se pueden usar uno o varios largueros pero el diseño más corriente es el de dos. Las costillas van perpendiculares a ellos y dan al ala su forma exterior. Si el recubrimiento es de planchas metálicas también participan del esfuerzo que soporta el ala. Este modelo de recubrimiento resistente del plano se usa en los grandes aviones aunque cada vez se usan más plásticos reforzados, de alta resistencia, tanto en el recubrimiento de algunas partes del ala como en la estructura.

El tamaño y forma de las alas varía mucho con los requerimientos aerodinámicos. Las alas de los aviones supersónicos suelen estar inclinadas hacia atrás, dando al avión el aspecto de una punta de flecha dirigida hacia adelante y muy estilizada. Esta forma permite reducir la brusca variación de compresión cuando el avión se aproxima a la velocidad del sonido. La importancia del ala dentro de la estructura del avión se pone de manifiesto con el desarrollo de las alas volantes, aviones en los que el fuselaje y la cola se han eliminado completamente.

Empenaje de cola

El modelo normal de empenaje de cola, consta de dos superficies básicas, la horizontal y la vertical. Cada una tiene secciones fijas para proporcionar estabilidad y móviles para controlar mejor el vuelo. La sección fija de la superficie horizontal se llama estabilizador horizontal y suele estar en la parte frontal, mientras que en la posterior se encuentra la parte móvil llamada timón de profundidad o elevador. Algunas veces toda la superficie se puede mover y el elevador se elimina. La parte fija de la superficie vertical es el estabilizador vertical y la móvil el timón de dirección. Hay diseños que tienen dos superficies verticales, y por lo tanto, dos timones de dirección. Los empenajes de cola inclinados combinan las funciones de dirección y profundidad en un solo mecanismo. En algunos aviones supersónicos, la superficie horizontal se ha sustituido por dos aletas (canard) situadas a cada lado cerca del morro del avión.

Tren de aterrizaje

El tren de aterrizaje suele ser uno de los mecanismos más complicados de un avión. Entre sus componentes se incluye el amortiguador principal, que es una pata con una estructura muy resistente en cuya parte inferior y antes del ensamblaje de las ruedas lleva un amortiguador hidráulico para absorber el impacto del aterrizaje. Va sujeto a los largueros del ala o del fuselaje. El mecanismo de accionamiento del tren permite extenderlo y retraerlo al accionar desde la cabina de pilotos la palanca de mando. Por lo general se actúa con energía hidráulica. Los frenos también suelen ser hidráulicos y provistos de sistema antideslizante. Suelen llevar un mecanismo detector de modo, aire/tierra, que activa o desactiva varios sistemas del avión según esté volando o en el suelo. Hay varios tipos de trenes de aterrizaje, el más común es el triciclo. Consta de dos patas principales situadas detrás del centro de gravedad del avión y una tercera más pequeña en el morro. Ciertos aviones muy grandes pueden llevar tres y hasta cuatro patas principales y cuatro ruedas por cada pata. Otro modelo es el convencional con dos patas principales delante del centro de gravedad y una tercera muy pequeña situada en la parte inferior de la cola. El aterrizaje es más fácil con el tren triciclo ya que permite un mejor frenado al no existir riesgo de golpear con el morro del avión en el suelo. También mejora la maniobrabilidad y visibilidad durante el rodaje por el suelo. Otros tipos de tren de aterrizaje pueden llevar bandas de rodadura tipo oruga para cargas pesadas en campos de aterrizaje no preparados, giratorios para viento cruzado, o una combinación de esquís y ruedas para aterrizar sobre hielo o nieve.

Controles de vuelo

Los componentes necesarios para el control de vuelo de los aviones modernos constan de varios sistemas que se manejan desde la cabina de pilotos mediante una palanca de mando, con o sin volante, los pedales de dirección y un conjunto de instrumentos que proporcionan la información necesaria para su uso.

Mandos de vuelo

La actitud de un aeroplano se define como su orientación relativa al horizonte y a la dirección de su movimiento. Se controla por medio de tres sistemas de mandos de vuelo, cada uno de los cuales actúa en su eje correspondiente moviendo el timón de profundidad, el de dirección o los alerones que se encuentran en la parte posterior de las alas. Todos se accionan desde la cabina de pilotos: el primero con la palanca, el segundo con los pedales, y los alerones con el volante. En los aviones pequeños, que suelen carecer de volante, la palanca que mueve el timón de profundidad, si se inclina a un lado o a otro, mueve también los alerones.

El timón de profundidad permite el movimiento de cabeceo y hace girar al avión sobre el eje transversal. Al tirar hacia atrás de la palanca de mando, se levanta el timón, disminuye su sustentación, baja la cola y por tanto sube el morro. Si se mueve la palanca hacia adelante se produce el efecto contrario haciendo picar al avión.

Los alerones están colocados cerca de la punta del ala y hacia el borde posterior y permiten el movimiento de alabeo y hace girar al avión sobre el eje longitudinal. Si se mueve el volante de mando a la izquierda o se inclina en la misma dirección la palanca cuando no hay volante, el alerón izquierdo se levanta y el derecho baja, produciéndose así una inclinación de las alas hacia la izquierda. Si se mueve el mando a la derecha, se inclinará hacia ese lado.

Los pedales controlan el movimiento de dirección y hacen girar al avión sobre el eje vertical. En coordinación con los alerones permiten cambiar el rumbo del avión. Cuando se presiona el pedal derecho, el timón se mueve y hace girar el avión hacia la derecha y si se empuja el pedal izquierdo, el giro será hacia la izquierda; pero hay que inclinar la palanca a la vez y hacia el mismo lado para evitar que el avión derrape. El alabeo es al avión lo que el peralte de una curva al automóvil.

Los aviones llevan un conjunto de mandos secundarios para asegurar un manejo más sencillo y efectivo de las superficies de control. Así los compensadores se usan en el timón de profundidad, de dirección y de alabeo para ajustar el equilibrio de las superficies aerodinámicas asociadas, por lo tanto los pilotos no tienen que realizar mucha fuerza sobre el mando correspondiente. Los flaps y slats aumentan la sustentación para reducir la velocidad de despegue y aterrizaje. Los spoilers, aletas alineadas con la superficie superior de las alas, se pueden extender usándolos como frenos aerodinámicos tanto en vuelo como en el aterrizaje, o bien coordinados con los alerones, se utilizan para mejorar el control de alabeo. Los frenos aerodinámicos van en la cola; son dos superficies que accionadas desde la cabina se extienden poco a poco hasta llegar a ser perpendiculares a la dirección del vuelo ayudando a disminuir la velocidad del avión. Todos estos sistemas se pueden controlar de diversas maneras, ya sea eléctrica, mecánica o hidráulicamente. Cuando el control se realiza mediante señales eléctricas, recibe el nombre de "fly-by-wire". Si es por medio de señales ópticas se llama "fly-by-light".

Instrumentos

La información necesaria para volar requiere datos de al menos cuatro sistemas: planta de potencia, instrumentos de vuelo, instrumentos de aterrizaje y ayudas a la navegación. Los instrumentos de la planta de potencia indican todos aquellos parámetros que permiten conocer el funcionamiento del motor, son entre otros: el tacómetro que muestra las revoluciones por minuto de cada motor, los indicadores de presión y temperatura de aceite y el medidor de flujo de combustible. Los instrumentos primarios de vuelo dan información de velocidad (anemómetro), dirección (brújula magnética y giróscopo direccional), altitud (altímetros), actitud (variómetro, bastón, bola y horizonte artificial). Varios de ellos, así como el piloto automático, utilizan datos recibidos de los giróscopos (véase Giróscopo) o de las plataformas inerciales, ya sean convencionales o de láser, que suministran información sin ninguna ayuda exterior.

Los instrumentos de aterrizaje necesarios para operar con baja visibilidad son de dos tipos: sistema instrumental de aterrizaje (ILS), que envía señales directas al piloto para asegurar una correcta trayectoria de aproximación y el control de aproximación de tierra (GCA), que utiliza equipos de radar instalados en tierra para guiar al piloto mediante instrucciones verbales transmitidas por radio durante la maniobra. El ILS se usa en aviación civil y el GCA en la militar, aunque cada vez se extiende más el uso del ILS en ambas. El sistema de luces de aproximación (ALS) proporciona una ayuda visual durante los últimos metros del descenso. Véase también Aeropuerto; Aerovía.

Propulsión

Hay dos sistemas de tracción que permiten volar a un aeroplano: la hélice y la propulsión a chorro. La hélice puede ser movida tanto por un motor de combustión interna como por un motor turborreactor. Debido a su diseño empuja el aire hacia atrás con sus palas que penetran en el aire como un tornillo. La propulsión a chorro produce el empuje al descargar los gases de escape, producto de la combustión, a mucha más velocidad que la que tenía el aire al entrar en el motor. En modelos especiales se han usado motores cohete para proporcionar empuje adicional, basándose en el mismo principio de acción y reacción. Un motor de aviación tiene que satisfacer un número importante de requerimientos: alta fiabilidad, larga vida, bajo peso, bajo consumo de combustible y baja resistencia al avance. El factor más importante es el de la fiabilidad, ya que afecta de modo directo al primer requisito del transporte aéreo: la seguridad. La vida larga tiene repercusiones económicas interesantes para la aviación comercial. El peso y el bajo consumo son interdependientes, a mayor peso más consumo y más combustible a cargar que a su vez también pesa. La baja resistencia al avance se consigue reduciendo el área frontal, obteniendo con ello menos consumo.

Motores de pistón

El motor de pistón se utiliza en los aviones propulsados por hélice. Puede ser de dos tipos: de cilindros y rotativo. En los primeros la energía mueve los pistones que trabajan dentro de cilindros colocados en línea, opuestos horizontalmente o en estrella. Para refrigerarlos se usa aire o un líquido refrigerante y queman como combustible distintos tipos de gasolina. Su ventaja estriba en la fiabilidad y el bajo consumo. El motor rotativo sustituye los cilindros por un mecanismo rotatorio con menor número de piezas móviles, que produce por tanto menos vibraciones. Se utiliza para pequeños aeroplanos. El motor turboalimentado consiste en un conjunto de cilindros provisto de una turbina accionada por la energía cinética de los gases de escape. La turbina mueve a su vez un compresor que aumenta la presión de entrada del combustible en la cámara de combustión. Esto compensa en parte la pérdida debida a la altura y permite que el motor opere con suficiente potencia a grandes altitudes. Una variante de esta idea utilizaba la misma energía de los gases de escape por medio de turbinas para aplicar empuje mecánico al cigüeñal. Estos tipos de motores turboalimentados equiparon a los aviones norteamericanos e ingleses durante la II Guerra Mundial.

Motores de reacción

El motor de reacción se basa en el principio de acción y reacción y se divide en tres grupos: el turborreactor, el turbopropulsor y el cohete. En el turborreactor, el aire que entra en el motor pasa a través de un compresor donde aumenta su presión. En la cámara de combustión se le añade el combustible, que se quema y aumenta la temperatura y el volumen de los gases. Los gases de la combustión pasan por la turbina, que a su vez mueve el compresor de entrada, y salen al exterior a través de la tobera de escape diseñada para aumentar su velocidad, produciendo así el empuje deseado. Este motor puede alcanzar velocidades supersónicas. El turbopropulsor o turbohélice es un motor de reacción en el que la energía cinética de los gases de escape se usa para mover la hélice. Se instala en aviones de tamaño medio y desarrolla velocidades entre 480 y 640 km/h. Por último el cohete es el que contiene el comburente y el combustible y es el que impulsa los proyectiles teledirigidos. También se han usado cohetes con combustible sólido para suministrar empuje adicional durante la carrera de despegue a aviones de hélice con mucha carga. El motor turbofán es una modalidad del de propulsión a chorro en el que parte del flujo de aire, impulsado por los compresores, sale directamente al exterior produciendo empuje igual que una hélice; también se llama de doble flujo y en los grandes motores la potencia así suministrada puede superar a la del flujo primario. Lo utilizan la mayor parte de los grandes aviones comerciales ya que consume menos combustible, hace menos ruido y es muy fiable; no puede alcanzar velocidades supersónicas pero se aproxima a ellas. Se desarrollaron algunos otros tipos de motores de reacción como el pulsorreactor que impulsaba la bomba volante alemana V-1, o el estatorreactor que necesita grandes velocidades para arrancar, usándose sólo como motor auxiliar para aviones supersónicos de velocidad superior a 2 Mach. Ambos motores tienen un consumo de combustible muy alto.

Aeroplano: tipos y usos

Los aeroplanos se pueden clasificar en tres tipos según su función y el ámbito de operación: comerciales, incluyendo los de transporte de pasajeros y carga, ya sea en líneas regulares o charter, militares, y aeroplanos de la aviación general, que son los no comprendidos en los otros dos. Las particulares características de cada avión están determinadas por la naturaleza de los servicios a realizar. El aumento de la especialización en su uso ha traído como consecuencia una amplia variación en los requerimientos de diseño.

Aeroplanos comerciales

En Europa el avión fue usado para transporte de pasajeros en el año 1919, mientras que en Estados Unidos los primeros vuelos de la aviación comercial se dedicaron principalmente al correo. Los vuelos de pasajeros aumentaron en rutas como la de Londres a París, se introdujeron en Estados Unidos a partir de 1927 y crecieron más deprisa gracias a la aparición de aviones seguros y confortables como el Douglas DC-3. Este avión iba propulsado por dos motores de hélice y podía transportar 21 pasajeros a una velocidad de crucero de 300 km/h. Todavía se puede ver volando por los cielos de muchos países. Poco después aparecieron los aviones cuatrimotores que podían volar aún más de prisa, subir más alto y llegar más lejos. El siguiente paso se dio en 1950, con el Vickers Viscount británico, primer avión impulsado por hélice movida por turbina a gas.

Los aviones para cubrir un servicio se eligen en función de dos factores: el volumen de tráfico y la distancia entre los aeropuertos a los que sirve. La distancia entre aeropuertos se conoce como recorrido y hay un elevado número de aviones que pueden operar entre 400 y 11.000 kilómetros.

Los reactores comerciales de pasajeros se usaron al principio para recorridos de larga distancia. El avión británico De Havilland Comet inició su servicio en 1952, y el Boeing 707 en 1958. A finales de la década de 1950 apareció el Douglas DC-8 y los Convair 880 y 990. Estos aviones desarrollaban una velocidad de crucero aproximada de 900 km/h y transportaban más de 100 pasajeros.

El Caravelle francés, el De Havilland Trident inglés y el Boeing 727 estadounidense, todos ellos más pequeños y diseñados con los motores en la cola, se construyeron para cubrir líneas de medio recorrido, entre 800 y 2.400 kilómetros. A mediados de la década de 1960 aparecieron birreactores aún más pequeños para operar en trayectos de corto recorrido, como el Boeing 737, el DC-9, el Fokker F-28 y el BAC-111.

El Boeing 747 entró en servicio en el año 1970 y fue el primer avión comercial de fuselaje ancho. Sirve en trayectos de media y larga distancia y alta densidad. Utiliza motores turbofán y vuela en crucero a unos 900 km/h. Normalmente transporta 400 pasajeros, llegando hasta 500 en algunas versiones. El Douglas DC-10 y el Lockheed 1011 Tristar son también grandes aviones con capacidades próximas a los 300 pasajeros. Ambos van empujados por tres motores montados en la cola. Se diseñaron para cubrir trayectos como el de Chicago-Los Ángeles y otros de recorrido similar. El primer DC-10 voló en 1971 y el L-1011 en 1972. Mientras, en Europa, el primer avión birreactor de fuselaje ancho, Airbus A300, realizaba su primer vuelo en el mismo año. Airbus es un consorcio de empresas de distintos países europeos como España, Francia y Reino Unido entre otros.

El avión supersónico comercial o SST constituye la cima en el desarrollo de la tecnología aeronáutica y permite cruzar el Atlántico Norte y regresar de nuevo en menos tiempo de lo que un reactor subsónico tarda en hacer uno de los trayectos. El supersónico soviético TU-144, que fue el primero en entrar en servicio en 1975, realizaba vuelos regulares de carga en la URSS. En 1962 los gobiernos del Reino Unido y Francia firmaron un acuerdo para desarrollar y construir el proyecto del avión supersónico Concorde. El primer vuelo de prueba se hizo en 1971 y el certificado de aeronavegabilidad se firmó en 1975. El primer vuelo comercial del avión francés fue desde París a Río de Janeiro, con escala en Dakar, y del inglés desde Londres a Bahrain.

En sus inicios el proyecto SST fue criticado por ser antieconómico y muy ruidoso. A pesar de las objeciones, el servicio a los Estados Unidos comenzó el 24 de mayo de 1976, con vuelos simultáneos desde Londres y París al aeropuerto internacional Dulles cerca de la ciudad de Washington y a Nueva York (22 de noviembre de 1977). Excepto en los países de la antigua URSS, los vuelos SST deben realizarse a velocidades subsónicas cuando pasan por zonas habitadas.

Las pérdidas de explotación del Concorde superaron los 500 millones de libras y dejó de fabricarse en 1979. Los aviones franceses han extendido sus servicios desde París a Caracas (Venezuela) y a Dakar (Senegal). A pesar del fracaso comercial del Concorde, los fabricantes y operadores están interesados en una posible segunda generación de aviones supersónicos. Entretanto hay una enorme competencia entre los fabricantes de aviones reactores subsónicos avanzados como los Boeing 757, 767 y 777 y los Airbus A-320, 330 y 340. El A-320 ha sido el primer avión comercial en usar el sistema de control completamente automático fly-by-wire. El avión cuatrimotor de largo recorrido A-340 y el trimotor McDonnell-Douglas MD-11 son los competidores del Boeing 747 mientras el bimotor de fuselaje ancho A330 y el Boeing 777 concurren en el mercado de alta densidad y medio recorrido donde ya competían el Boeing 767 y el Airbus A300/310.

Los aviones de carga han conocido una expansión sin precedentes desde la II Guerra Mundial. Los primeros aeroplanos de carga fueron los Canadair CL-44 y el Armstrong-Whitworth Argosy, a los que siguieron versiones de los grandes aviones de pasajeros modificados para carga, que son los usados actualmente.

Aeroplanos militares

Los aeroplanos militares se pueden dividir en cuatro categorías: combate, carga, enseñanza y observación. En la categoría de combate se incluyen los aviones de caza y los bombarderos tanto para operaciones en tierra como en mar. Hay numerosos tipos de cada uno de estos modelos. Los cazas se usan a menudo para ataques a baja cota o para interceptaciones aéreas, siendo los más representativos de los que se usan en Europa el McDonnell Douglas F-4 Phantom, el General Dynamics F-16 y el Dassault Mirage, aunque existe un proyecto que los sustituirá por el Eurofigther 2000. El Tornado de geometría variable combina los papeles de defensa aérea de largo alcance, ataque y reconocimiento, sustituyendo al antiguo BAC/Dassault Jaguar. El Harrier es un avión con capacidad de despegue y aterrizaje vertical y se usa como apoyo táctico a las operaciones en tierra y como interceptador en la lucha aeronaval. Es un avión subsónico, pero su diseño está preparado para desarrollar un modelo supersónico. Otros aviones comparables usados por los Estados unidos son el McDonnell Douglas F-15 Eagle, los cazas aeronavales Grumman F-14 y McDonnell Douglas F-18, y el caza Lockheed F-117 equipado con un sistema electrónico tan sofisticado que le hace prácticamente indetectable por radar. El B-52 Stratofortress, avión subsónico desarrollado en los cincuenta y el B-1B son los principales bombarderos de largo alcance utilizados por los Estados Unidos, mientras el Fairchild A-10 Thunderbolt se usa específicamente para el ataque a los carros blindados.

El más utilizado de los aviones militares cargueros es el cuatrimotor Lockheed C-130 Hércules y el más grande el C-5A de la misma casa constructora, que puede llevar 120 toneladas de carga. Los aviones militares de enseñanza y entrenamiento más famosos han sido el Texan T-6, de hélice, para enseñanza básica, y el reactor T-33, para enseñanza avanzada. Ambos están fuera de servicio, pero han formado miles de pilotos en gran parte de los países occidentales. Un modelo muy especial de avión militar es el Boeing E3 AWACS, que gracias a sus complejos sistemas de detección, se ha convertido en un eficaz observatorio aéreo para controlar todo tipo de movimientos y actividades en tierra. Se le distingue con facilidad por la enorme antena en forma de seta que lleva sobre el fuselaje.

Aviación general

Los aviones usados para recreo privado, negocios, usos agrícolas, vuelos de instrucción civil y otros servicios especiales se pueden englobar en el término de aviación general. Hay una enorme variedad de aeroplanos en esta categoría, desde los pequeños ultraligeros de un solo asiento, los de enseñanza con dos, o los más grandes con cuatro, todos con un solo motor de pistón, hasta los más complejos bimotores a reacción, capaces de realizar vuelos transatlánticos a la misma velocidad y altura que los grandes aviones comerciales.

Uno de los campos con más aplicación de la aviación general es la agricultura, donde se utilizan aviones para fumigar insecticidas y herbicidas o para distribuir fertilizantes y simientes. También se usa para la inspección aérea de oleoductos y tendidos eléctricos, fotografía aérea, cartografía, patrullas forestales y control de la fauna salvaje.

Aerodinámica, rama de la mecánica de fluidos que se ocupa del movimiento del aire y otros fluidos gaseosos, y de las fuerzas que actúan sobre los cuerpos que se mueven en dichos fluidos. Algunos ejemplos del ámbito de la aerodinámica son el movimiento de un avión a través del aire, las fuerzas que el viento ejerce sobre una estructura o el funcionamiento de un molino de viento.

El teorema de Bernoulli

Una de las leyes fundamentales que rigen el movimiento de los fluidos es el teorema de Bernoulli, que relaciona un aumento en la velocidad de flujo con una disminución de la presión y viceversa. El teorema de Bernoulli explica, por ejemplo, la fuerza de sustentación que actúa sobre el ala de un avión en vuelo. Un ala —o plano aerodinámico— está diseñada de forma que el aire fluya más rápidamente sobre la superficie superior que sobre la inferior, lo que provoca una disminución de presión en la superficie de arriba con respecto a la de abajo. Esta diferencia de presiones proporciona la fuerza de sustentación que mantiene el avión en vuelo.

Los coches de carrera son muy bajos con el fin de que el aire se desplace a gran velocidad por el estrecho espacio entre la carrocería y el suelo. Esto reduce la presión debajo del vehículo y lo aprieta con fuerza hacia abajo, lo que mejora el agarre. Estos coches también llevan en su parte trasera un plano aerodinámico con forma de ala invertida para aumentar la fuerza contra el suelo.

La vela de un balandro en movimiento también constituye un plano aerodinámico (véase Navegación deportiva). Otro aspecto importante de la aerodinámica es la resistencia al avance que experimentan los objetos sólidos que se mueven a través del aire. Por ejemplo, las fuerzas de resistencia que ejerce el aire que fluye sobre un avión deben ser superadas por el empuje del reactor o de las hélices. La resistencia al avance puede reducirse significativamente empleando formas aerodinámicas. Cuando el objeto no es totalmente aerodinámico, la resistencia aumenta de forma aproximadamente proporcional al cuadrado de su velocidad con respecto al aire. Por ejemplo, la potencia necesaria para propulsar un coche que avanza de forma uniforme a velocidades medias o altas se emplea fundamentalmente en superar la resistencia del aire.

Supersónica

La supersónica, una rama importante de la aerodinámica, se ocupa de los fenómenos que tienen lugar cuando la velocidad de un sólido supera la velocidad del sonido en el medio —generalmente aire— en que se desplaza. La velocidad del sonido en la atmósfera varía según la humedad, la temperatura y la presión. Como la velocidad del sonido es un factor crucial en las ecuaciones aerodinámicas y no es constante, suele emplearse el número de Mach, así llamado en honor del físico y filósofo austriaco Ernst Mach, un pionero en el estudio de la balística. El número de Mach es la velocidad respecto a la atmósfera del proyectil o el avión dividida entre la velocidad del sonido en el mismo medio y con las mismas condiciones. Así, al nivel del mar, en condiciones normales de humedad y temperatura, una velocidad de 1.220 km/h representa un número de Mach de 1. En la estratosfera, debido a las diferencias de densidad, presión y temperatura, esta misma velocidad correspondería a un número de Mach de 1,16. Expresando las velocidades por su número de Mach, en vez de en kilómetros por hora, puede obtenerse una representación más exacta de las condiciones que se dan realmente durante el vuelo.

Ondas de choque

Los estudios mediante observaciones ópticas de proyectiles de artillería revelan la naturaleza de las perturbaciones atmosféricas encontradas durante el vuelo. A velocidades subsónicas, por debajo de Mach 0,85 , la única perturbación atmosférica es una turbulencia en la estela del proyectil. En la zona transónica, entre Mach 0,85 y Mach 1,3 , aparecen ondas de choque a medida que aumenta la velocidad; en el rango más bajo de esa zona de velocidades, las ondas de choque surgen de cualquier protuberancia abrupta en el contorno suave del proyectil. Cuando la velocidad supera Mach 1, las ondas de choque surgen de la parte delantera y la cola y se propagan en forma de cono desde el proyectil. El ángulo del cono es tanto menor cuanto mayor es la velocidad del proyectil. Así, a Mach 1, la onda es esencialmente un plano; a Mach 1,4 (1.712 km/h al nivel del mar), el ángulo del cono es de aproximadamente 90°; a Mach 2,48 (unos 3.030 km/h), la onda de choque procedente del proyectil tiene un ángulo cónico ligeramente menor de 50°. La investigación en este campo ha permitido el diseño de los modernos aviones de gran velocidad, en los que las alas se inclinan hacia atrás formando ángulos de hasta 60° para evitar la onda de choque procedente de la parte delantera del avión.

Maximización de la eficiencia

Entre otros factores estudiados por la investigación sobre proyectiles de artillería supersónicos figuran la forma ideal de los proyectiles y el comportamiento de un gas que fluye a altas velocidades. La llamada forma de gota, que es la forma aerodinámica ideal para velocidades subsónicas, es muy poco eficaz en la zona supersónica debido a su gran superficie frontal, que comprime el aire y da lugar a ondas de choque de gran amplitud que absorben mucha energía.

Cuando un gas fluye por un tubo estrechado, como la tobera de un cohete, a velocidades subsónicas, la velocidad de flujo aumenta y la presión disminuye en el cuello del estrechamiento. A velocidades supersónicas se produce el fenómeno inverso, y la velocidad de flujo aumenta en un tubo divergente. Así, los gases de escape de un cohete, al acelerarse en la tobera hasta la velocidad del sonido, aumentan aún más su velocidad, y por tanto su empuje, en el ensanchamiento divergente de la tobera, con lo que se multiplica la eficiencia del cohete. Otro factor que los diseñadores de cohetes conocen desde hace tiempo es la influencia directa de la presión atmosférica reinante sobre la eficiencia del vuelo a velocidades supersónicas. Cuanto más próximo esté el medio circundante a un vacío perfecto, más eficiente es el motor del avión o el cohete. El rango de velocidades de un avión supersónico también puede aumentarse reduciendo la superficie, o sección transversal, que presenta al aire. En los aviones que operan a velocidades supersónicas es imprescindible aumentar el peso del aparato aumentando su longitud, hacerlo más esbelto y dotarlo de un frente en forma de aguja. En los años posteriores a la II Guerra Mundial, los centros de investigación en aerodinámica construyeron túneles de viento donde se podían probar maquetas o piezas de aviones en corrientes de aire supersónicas.

Regla de las superficies

Un importante avance en la aeronáutica, gracias a las investigaciones en túneles de viento, se debió al físico estadounidense Richard Travis Whitcomb, que descubrió la regla de las superficies para el diseño de aviones supersónicos. Según este principio, el aumento abrupto en la resistencia al avance que se produce a velocidades transónicas se debe a la distribución de la superficie total de la sección transversal en cada punto del avión. Estrechando el fuselaje en la zona donde está unido a las alas, la reducción en la sección transversal total del fuselaje y las alas disminuye la resistencia al avance del aparato. El diseño de Whitcomb, llamado de talle de avispa, hizo posible un aumento del 25% en el rango de velocidades supersónicas sin necesidad de una mayor potencia en los motores.

En el pasado se utilizaba el término supersónica en un sentido más amplio, e incluía la rama de la física ahora conocida como ultrasónica, que se ocupa de las ondas de sonido de alta frecuencia, generalmente por encima de los 20.000 hercios (Hz).

Autogiro, nombre comercial de un tipo de avión diseñado a comienzos de los años veinte por el ingeniero aeronáutico Juan de la Cierva. El término se aplica a todas las aeronaves basadas en el principio de un rotor movido indirectamente para asegurar la elevación. El autogiro posee unas alas muy rudimentarias e incluso puede carecer de ellas; la elevación durante el vuelo se consigue mediante un gran rotor y varias aspas situadas encima del fuselaje. El avión va equipado con un motor y una hélice convencionales que lo hacen avanzar por el aire; el movimiento de avance hace girar automáticamente el rotor como un molino de viento. El rotor del autogiro, a diferencia del de un helicóptero, no va conectado al motor durante el vuelo, excepto en el momento del despegue en el caso de algunos modelos, en cuyo caso la aeronave se denomia “girodino”.

Al girar el rotor, cada una de las aspas se mueve hacia adelante por un costado de la aeronave y hacia atrás por el otro, creando una mayor fuerza de sustentación en el costado de avance. De la Cierva fijó independientemente cada una de las aspas al eje del rotor, de forma que un aspa pudiera ascender automáticamente, evitando así provocar un exceso de elevación o caída para lograr el efecto contrario.

La maniobrabilidad del autogiro se ve dificultada por el enorme par (inercia de rotación) producido por el rotor. Debido a la precisión giroscópica, cualquier intento de girar la aeronave provoca un vuelco que puede tener efectos desastrosos. Esto se puede subsanar al incorporar una articulación entre el rotor y el fuselaje a fin de que el primero pueda inclinarse hacia adelante, hacia atrás o lateralmente. De la Cierva experimentó con un pequeño rotor en la cola. Con este equipo la aeronave se puede controlar directamente, variando la velocidad de giro de las aspas del rotor o su inclinación, sin necesitar timones de dirección, elevadores o alerones. Algunos autogiros utilizaban dos rotores principales girando en sentidos opuestos y montados de forma coaxial o en los extremos de pequeñas alas de soporte situadas en ambos lados del fuselaje.

El autogiro puede ascender o descender con un ángulo muy pronunciado y por consiguiente es capaz de despegar o aterrizar en aeródromos muy reducidos; sin embargo, no puede elevarse o descender de forma vertical o permanecer estático en un punto fijo como hacen los helicópteros. Los autogiros se utilizaron a principios de los años treinta para enlaces militares, correo, exploración y fines agrícolas. En la actualidad han sido sustituidos por los helicópteros, aunque se siguen usando algunos modelos pequeños para la práctica deportiva.

Helicóptero, aparato más pesado que el aire que no se eleva utilizando alas fijas como las de los aeroplanos convencionales, sino mediante uno o varios rotores motorizados que giran alrededor de un eje vertical situado sobre el fuselaje. Los helicópteros pueden elevarse y descender verticalmente, permanecer en una posición determinada y moverse hacia adelante, hacia atrás o hacia los lados. El helicóptero fue el primer tipo de aparato más pesado que el aire capaz de realizar un vuelo vertical. Se diferencia del autogiro, otra clase de aeronave con alas giratorias, en que el rotor proporciona sustentación, propulsión y casi todo el control de vuelo.

El rotor de un helicóptero tiene normalmente dos o más palas dispuestas simétricamente alrededor de un buje o eje central que las sujeta durante el giro. El rotor está impulsado por un motor, por lo general situado en el fuselaje, a través de unos engranajes que reducen la velocidad de rotación por debajo de la velocidad del motor. Una característica importante del diseño de los helicópteros es el desarrollo de sistemas para contrarrestar el par de fuerzas o fuerza de reacción que se produce cuando la rotación del rotor en una dirección tiende a girar el fuselaje en la dirección contraria. La forma más común de sistema antipar es un pequeño propulsor, similar al propulsor de un aeroplano, colocado en la cola del helicóptero sobre un eje lateral, en tal posición que empuja la cola hacia un lado. Otros tipos de helicópteros usan rotores principales acoplados que giran en direcciones opuestas y neutralizan automáticamente el par de fuerzas del otro. En algunos helicópteros, los rotores acoplados están colocados uno encima del otro en un mismo eje, mientras que en otros están situados sobre montantes en un lateral del fuselaje o delante y detrás del fuselaje. Los helicópteros experimentales han utilizado pequeños motores a chorro (véase Propulsión a chorro) colocados en los extremos de las palas del rotor para proporcionar potencia y eliminar el par de fuerzas.

Cuando el helicóptero se eleva o desciende en vertical, hay la misma sustentación en todas las palas del rotor, porque todas se mueven a la misma velocidad. Pero cuando el aparato se desplaza hacia adelante (o en cualquier dirección horizontal), la sustentación de algunas palas es mayor que en otras. En cada ciclo varía la velocidad de las palas, dependiendo de si la dirección de rotación es la misma o la contraria del movimiento del helicóptero. La velocidad del aire en un punto determinado de una pala es igual a su velocidad de rotación en ese punto más la velocidad de avance del helicóptero durante la mitad del ciclo y menos la velocidad de avance durante la otra mitad. Por lo tanto, si las palas estuvieran fijas en posición horizontal, el grado de sustentación que proporcionaría cada pala variaría durante el ciclo porque la sustentación aumenta al hacerlo la velocidad del aire, y el helicóptero se inclinaría hacia un lado. Para evitar esta forma de inestabilidad, casi todos los helicópteros de rotor único tienen palas de batimiento. Las palas están articuladas cerca del buje de forma que cada pala sube cuando se mueve a más velocidad para reducir la sustentación y baja cuando la velocidad es menor para aumentar la sustentación. Así se anula el efecto de la variación de la velocidad.

Los helicópteros pueden moverse en cualquier dirección girando el rotor en la dirección deseada. El giro del rotor altera la sustentación, que pasa de ser totalmente vertical a una combinación de horizontal y vertical. Para girar el helicóptero, el rotor se inclina primero en la dirección de giro, y luego el impulso del propulsor de cola se cambia para girar el fuselaje en la dirección deseada. El ascenso y el descenso del helicóptero se controlan aumentando o reduciendo la velocidad del rotor, la incidencia de las palas del rotor o ambas. Si se produce un fallo de alimentación, el rotor del helicóptero se suelta e inicia una autorrotación igual que el rotor de un autogiro, manteniendo una sustentación suficiente para que el aparato descienda despacio y no se produzca un choque que sería catastrófico.

Usos

El helicóptero posee dos ventajas principales sobre el avión convencional: la capacidad de volar lentamente o estacionarse en el aire y la capacidad de despegar y aterrizar en un espacio reducido. Los aeropuertos para helicópteros se denominan helipuertos. Uno de los usos no militares más importantes del helicóptero es la búsqueda y el rescate de personas perdidas, sobre todo en el mar y en regiones montañosas. Los helicópteros pueden rescatar a personas de balsas salvavidas, del saliente de una montaña y de otros lugares peligrosos. Si el espacio lo permite, el helicóptero puede posarse y la persona subir a bordo. Si la zona es demasiado pequeña para el aterrizaje, puede bajarse una escalera de cuerda desde el helicóptero mientras éste permanece estacionado en el aire, o puede izarse a quien se rescata mediante una manivela con cable y arneses. Los helicópteros permiten un traslado rápido y seguro al hospital o a cualquier otro centro. Además, este aparato puede utilizar en el mar las cubiertas de embarcaciones pequeñas y despegar desde un tejado en el centro de una ciudad congestionada. Como el helicóptero puede estacionarse en el aire y volar tan despacio como se desee, es un medio eficaz para la inspección de tuberías y tendidos eléctricos desde el aire. Son sobre todo valiosos para el suministro de las plataformas petroleras y de extracción de gas marítimas.

Al igual que el avión convencional, el helicóptero puede manejarse mediante instrumentos durante la noche y en condiciones climáticas adversas. Cuenta con la ventaja añadida de una mayor seguridad gracias a su maniobrabilidad y a su velocidad controlable. Los helicópteros se usan con excelentes resultados como patrullas contra incendios en zonas forestales, para fumigar insecticidas sobre las cosechas, para prospecciones aéreas y para plantar semillas para reforestación y control de la erosión. También se utilizan para el transporte de pasajeros y, en algunas grandes ciudades, para el servicio de correos, a veces transportando correo desde el aeropuerto hasta la azotea de la oficina postal. El tamaño de los helicópteros oscila desde el de un único pasajero hasta los grandes aparatos con varios motores que transportan cincuenta pasajeros o más.

Los helicópteros militares se utilizan en aplicaciones similares y también para combate y defensa antisubmarina. Se han diseñado helicópteros especiales para el transporte de equipos pesados. Estas grúas voladoras, como se las denomina, se han utilizado para colocar torres y conductos para transmisión de energía eléctrica en zonas inaccesibles y para recuperar equipos militares en lugares en guerra. Desde el punto de vista económico, las grandes limitaciones del helicóptero son su reducida velocidad máxima de avance, de unos 320 km/h, su complejidad mecánica y el consecuente coste elevado por pasajero y kilómetro. Los helicópteros destinados a usos comerciales, por lo tanto, están limitados en la actualidad a distancias de vuelo de 160 km/h o menos.

Historia

Se cuenta que en la antigua China había un juguete que se accionaba a mano, al que a veces se llamaba "trompo volador" y que se elevaba al tiempo que giraba rápidamente. Pero lo más probable es que la primera persona que contempló la posibilidad de un helicóptero con suficiente potencia como para transportar a un ser humano, y que de hecho experimentó con modelos diseñados por él, fue el artista, ingeniero y arquitecto italiano del siglo XV, Leonardo da Vinci, quien hacia el año 1500 hizo dibujos donde se ve un artefacto volador con un rotor helicoidal. Leonardo había pensado usar la fuerza muscular para mover el rotor, pero esta energía nunca habría sido suficiente para poner en funcionamiento un helicóptero de este tipo.

Entre quienes experimentaron durante el primer cuarto del siglo XX se encuentran los franceses Maurice Leger, Louis Charles Bréguet, Étienne Oehmichen y Paul Cornu, el húngaro-estadounidense Theodor von Karman, Raoul Pescara en España, Jacob Christian Ellehammer en Dinamarca, Igor I. Sikorsky en Rusia y Emile Berliner y su hijo Henry en Estados Unidos. El ruso George DeBothezat y su colaborador Ivan Jerome desarrollaron un aparato de cuatro rotores para el ejército del Aire de Estados Unidos. Corradino d'Ascanio en Italia, Oscar von Asboth en Hungría y otros más se enfrentaron a los numerosos problemas de la sustentación vertical. El helicóptero Berliner fue probablemente el primer aparato que realizó un vuelo controlado utilizando rotores motorizados. La distancia era tan sólo de unos 90 m y la altura de unos 4,6 m, pero el helicóptero se movía a voluntad del piloto, Henry Berliner. La invención de la pala de rotor de batimiento, articulada para su autogiro, del español Juan de la Cierva, hizo posible el desarrollo de helicópteros útiles.

El primer helicóptero capaz fue una máquina de dos rotores diseñada por el ingeniero alemán Heinrich Focke que voló en 1936. En 1939 el ingeniero aeronáutico Igor Sikorsky, que por aquel entonces se había nacionalizado en Estados Unidos, puso en vuelo un aparato de un único rotor, el VS-300. Su sucesor, el XR-4, realizó el primer vuelo por el campo desde Stratford, Connecticut, hasta las proximidades de Dayton, Ohio, cubriendo unos 1.225 km del 13 al 17 de mayo de 1942.

En 1967, dos helicópteros Sikorski HH-3 hicieron el primer vuelo transatlántico de Nueva York a París repostando en el aire. El Lockheed AH-56A experimental y el Piasecki Pathfinder-3 fueron los primeros modelos que lograron velocidades superiores a los 400 km/h. En la guerra de Vietnam, las fuerzas estadounidenses utilizaron unos 2.000 helicópteros para evacuar heridos, transportar personal y carga, observar las actividades del enemigo y disparar fuego antiaéreo.

Aún no se ha demostrado que resulte económico utilizar el helicóptero para el transporte comercial en distancias de unos 400 km como máximo. En este campo el helicóptero tiene que competir con los aviones de despegue vertical y de despegue corto. Algunos diseños avanzados de helicópteros cuentan con alas cortas supletorias y propulsión de sentido directo además de un rotor principal y otro de cola. Si resultan viables podrán transportar pasajeros a velocidades de crucero de unos 425 km/h.

Planeador, nave sin motor que planea gracias a las fuerzas aerodinámicas a las que se somete. La forma de los planeadores se parece bastante a las de los aviones comunes, pero los primeros son muy ligeros, con carga de ala baja (la relación entre peso y superficie del ala) y una relación de aspecto de ala alta (la relación entre la envergadura y su anchura). Las alas de los planeadores son, por tanto, mucho más largas y estrechas que las de los aviones con motor. Un buen planeador moderno del tipo de los aviones veleros (véase más adelante), descendería a una velocidad inferior a 3 km/h en condiciones de vuelo estable con viento en calma, lo que le permitiría acoplarse a una corriente de aire que asciende a esa velocidad.

Los experimentos con planeadores fueron el origen de los primeros aviones con motor. Desde 1870 un número de pioneros en la aeronáutica construyeron planeadores capaces de realizar vuelos con éxito y que proporcionaron información acerca de la eficiencia de los diseños de las alas y de los sistemas de control. Entre estos pioneros se encontraba el inventor alemán Otto Lilienthal, el inventor británico George Cooley, los estadounidenses Octave Chanute, Orville y Wilbur Wright y John Joseph Montgomery. El primer aeroplano con motor que voló fue diseñado por los Wright y era fruto de sus trabajos anteriores con planeadores.

El empujón decisivo al desarrollo moderno de los planeadores vino sin embargo de Alemania. En los años que siguieron a la I Guerra Mundial, el Tratado de Versalles prohibía a Alemania fabricar aeroplanos con motor que pudieran ser de utilidad militar, por lo que cobró gran auge la construcción de planeadores y las investigaciones sobre vuelo sin motor. Los ingenieros aeronáuticos alemanes descubrieron lo eficientes que eran las naves ligeras con largas alas, semejantes a las de los pájaros, y estudiaron las condiciones meteorológicas más aptas para realizar este tipo de vuelo sin motor.

Vuelo sin motor

Las corrientes de aire ascendentes de las que depende el piloto de un planeador para poder desplazarse, son de dos tipos: corrientes debidas a las altas presiones y corrientes térmicas. Las corrientes debidas a las altas presiones se forman cuando un viento suave sopla contra las laderas de una cordillera montañosa. Estas corrientes pueden ser bastante fuertes, pero su radio de acción se limita al área que queda a barlovento de la cordillera. La formación de las corrientes térmicas se debe al calor que se despide del suelo. Estas corrientes se producen, por ejemplo, en zonas de escasa vegetación durante los días calurosos. Las corrientes térmicas siempre se encuentran bajo nubes tipo cúmulos. Bajo las nubes en forma de yunque de las tormentas se producen corrientes muy fuertes y peligrosas.

En el vuelo sin motor la nave se lanza desde el suelo, catapultándola hacia arriba con largas cuerdas elásticas o remolcándola con un cabrestante, un coche o un aeroplano con motor. Cuando se lanza el planeador con un cabrestante, el piloto desprende la cuerda al alcanzar la altura deseada. Ya en el aire, el piloto dirige la nave en busca de corrientes elevadoras, o si lo que desea es permanecer en el aire, puede volar de un lado a otro de una cordillera donde haya una corriente de alta presión. En los casos en los que el vuelo sea por el campo, el piloto vuela a la caza de nubes o tocando térmicas, o sea, buscando corrientes térmicas que impulsarán a la aeronave. Ya en la corriente, el piloto girará en espiral para permanecer en ella y ganar altitud. Una vez alcanzada la altura máxima para esa corriente, el piloto se encamina a la búsqueda de una nueva. Los vuelos sin motor suelen restringirse a horarios diurnos debido a razones meteorológicas y a necesidades de visibilidad.

Los planeadores modernos alcanzan velocidades altas y permanecen en el aire durante más tiempo, incluso en ausencia de corrientes. Los pilotos de vuelo sin motor más entrenados pueden tener un coeficiente de vuelo de 40 o más. Este coeficiente es la relación que existe entre la distancia vertical y horizontal que recorre el piloto. Por ejemplo, un coeficiente de 40 significa que por cada kilómetro que el piloto pierde en altura recorre una distancia horizontal de 40 km. Los planeadores que se usan en competiciones pueden llegar a mantener velocidades de vuelo de más de 160 km/h en una carrera de 300 km. El récord mundial de altura conseguido por un planeador es de 14.938 m. El récord de distancia recorrida está en 1460,8 kilómetros.

Tipos de planeadores

Hay tres tipos de planeadores: los planeadores primarios, usados para entrenamiento, están formados por poco más que un armazón central al que van unidas las alas y los dispositivos estabilizadores y de control. El piloto se sitúa en un asiento desprotegido, al frente del armazón. Al segundo tipo corresponden los veleros que se construyen como aviones ordinarios con fuselaje y con una cabina cerrada para una o dos personas. Están diseñados para conseguir la máxima eficiencia aerodinámica. Los planeadores del tercer tipo, planeadores de carga, están diseñados para uso militar o civil. Son naves de gran tamaño diseñadas para transportar grandes pesos. Están construidos no para remontarse, sino para ser remolcados en grupos detrás de un potente avión para incrementar la carga del aeroplano. Las grandes ventajas de este tipo de planeador son su capacidad para transportar grandes cargas y su flexibilidad para aterrizar a baja velocidad que les permite descender en espacios demasiado restringidos para los aviones comunes.

Cuerpos elevadores

En los últimos años de la década de 1960 se realizaron investigaciones sobre potenciales vehículos espaciales que permitieran a los astronautas planear hasta la tierra atravesando la atmósfera. Las Fuerzas Aéreas de los Estados Unidos y la NASA estudiaron los diseños para un vehículo espacial que pudiera impulsarse a través de la atmósfera y maniobrar para dirigir la nave al lugar de aterrizaje programado. Debido a que las alas normales no hubieran sido aptas para una nave de este tipo ya que ésta penetraría en la atmósfera a gran velocidad, la superficie inferior de la nave tendría que actuar como superficie elevadora. Este es el origen del término cuerpo elevador.

El programa del cuerpo elevador comenzó a finales de la década de 1950. En esos momentos, la NASA se encontraba experimentando con el cuerpo elevador M-2 y más tarde con el HL-10. Estos vehículos se lanzaban a gran altura desde bombarderos B2 y planeaban hasta el suelo sin motor pero con control aerodinámico. En los últimos años de la década de 1960 las Fuerzas Aéreas de los Estados Unidos probaron el cuerpo elevador X-24. Naves espaciales se encargarían de impulsar su velocidad hasta 2.200 km/h. A esa velocidad el descenso del X-24 simulaba una entrada de vuelo sin motor desde el espacio. Toda la información obtenida en estas pruebas se utilizó en el diseño de la lanzadera espacial, que aterriza después de una misión en el espacio deslizándose por la atmósfera. Véase Astronáutica.

Otros usos de los planeadores

Durante la II Guerra Mundial los planeadores se utilizaron muchísimo para el transporte aéreo de víveres y tropas. Entre las operaciones militares de primer orden, donde los planeadores desempeñaron papeles de importancia, se cuentan la invasión alemana de Creta, el ataque de los aliados a Myitkina, en Birmania, el desembarco y batalla de Normandía y el intento infructuoso de los aliados de capturar el puente del Rin de Arnhem, en los Países Bajos. En este mismo periodo se desarrolló la técnica de elevación de planeadores, consistente en que un avión en vuelo enlazaba la amarra de un planeador en tierra y lo elevaba en el aire. Las elevaciones de este tipo han sido utilizadas con éxito en el rescate de viajeros allí donde una nave normal no podría aterrizar.

Wright, Orville y Wilbur, nombre de dos hermanos estadounidenses que trabajaron juntos en el desarrollo de la aeronáutica. Inventaron y pusieron en vuelo el primer avión práctico.

Wilbur Wright (1867-1912)

Nació en Millville, Indiana, el 16 de abril de 1867. De niños, él y su hermano pequeño Orville fabricaban juguetes mecánicos sencillos y en 1888 construyeron una gran imprenta. Al año siguiente comenzaron a publicar el West Side News, de Dayton, Ohio, que editaba Wilbur. Cuando ya eran impresores de éxito, abrieron una tienda de reparación y exposición de bicicletas en 1892 y tres años más tarde comenzaron a fabricar bicicletas con herramientas de su invención.

Los Wright admiraban los escritos y las hazañas del ingeniero alemán del siglo XIX Otto Lilienthal y del ingeniero estadounidense Octave Chanute, que habían experimentado con planeadores y el vuelo en general. En septiembre de 1900, en Kill Devil Hills, cerca de Kitty Hawk, Carolina del Norte, probaron su propio planeador. Tomando cuidadosas notas de sus descubrimientos llegaron a la conclusión de que los datos aeronáuticos en los que se habían basado eran incorrectos. En 1901 probaron los efectos de la presión del aire en más de 200 superficies de alas y en 1902, tras ejecutar más de 1.000 vuelos con un nuevo planeador confirmaron sus datos de Kitty Hawk. Los hermanos Wright también comprobaron para su satisfacción que los pilotos pueden equilibrar mejor los aviones que los dispositivos de ingeniería incorporados. Ésta fue la idea más importante de su primera patente.

En 1903 construyeron su primera hélice según cálculos originales. Era un 35% más efectiva que otras hélices que funcionaban en aquella época. A continuación construyeron un avión de 337 kg con un motor de 12 CV. El 17 de diciembre de 1903, en Kitty Hawk, realizaron los primeros vuelos propulsados de la historia. A pesar de la poca aceptación, se dedicaron al desarrollo de máquinas y aviones mejores.

En 1908 Wilbur Wright batió nuevas marcas de distancia y altitud de vuelo en Francia. Este mismo año los Wright firmaron un contrato con el Servicio de Transmisiones de los Estados Unidos para producir un avión que pudiera volar durante 10 minutos a una velocidad de 64 km/h. Después, recorrieron Europa, donde les rindieron honores. A su regreso a Estados Unidos en 1909, recibieron más homenajes. Wilbur fue presidente de la Compañía Americana Wright. Murió el 30 de mayo de 1912 en Dayton.

Orville Wright (1871-1948)

Nació en Dayton el 19 de agosto de 1871. Entre sus aportaciones individuales al progreso de la aviación se encuentra el desarrollo del primer túnel de viento en 1901. También descubrió, en 1902, que se podían eliminar las caídas en barrena sustituyendo la cola fija de los aviones por una móvil vertical.

En 1903, en Kitty Hawk, Orville Wright realizó el primer vuelo con éxito, que duró 12 segundos, con un aparato semipropulsado. El 9 de septiembre de 1908, en Fort Meyer, Virginia, estableció diversas marcas al mismo tiempo cuando el primer avión Wright voló durante 62 minutos completando 57 círculos a una altura de 36,6 m. Este vuelo convirtió a Orville en una celebridad internacional. En 1910 formó el primer equipo de Exhibición Wright, donde pilotos que él había entrenado actuaban en aviones Wright. También comprobaba todas las piezas nuevas del material utilizado en los aviones Wright y supervisaba la producción de las fábricas Wright. Tras la muerte de Wilbur en 1912, Orville fue el presidente de la Compañía Americana Wright. Tres años después vendió sus acciones. Más tarde trabajó como ingeniero asesor. Murió el 30 de enero de 1948 en DaytonAviación, término aplicado a la ciencia y práctica del vuelo de las aeronaves más pesadas que el aire, incluyendo aviones, planeadores, helicópteros, ornitópteros, autogiros, aeronaves VTOL (despegue y aterrizaje vertical) y STOL (despegue y aterrizaje corto). Se distinguen de los aparatos más ligeros que el aire, donde están incluidos los globos libres (por lo general esféricos), los cautivos (casi siempre alargados) y los dirigibles (véase Dirigible; Globo).

La aviación operativa se agrupa en tres categorías: aviación militar, aviación comercial y aviación general. La aviación militar incluye todos los vuelos realizados por las fuerzas aéreas: estratégicos, tácticos y logísticos. La aviación comercial engloba la operación de líneas aéreas regulares y charter. La aviación general comprende todas las otras formas de vuelo: enseñanza, fumigación, deportivo, privado, publicitario y ejecutivo.

Historia antigua

El primer vuelo con éxito fue precedido de siglos de sueños, estudio, especulación y experimentación. Existían viejas leyendas con numerosas referencias a la posibilidad de movimiento a través del aire. Ciertos sabios antiguos creían que para volar sería necesario imitar el movimiento de las alas de los pájaros o el empleo de un medio como el humo u otro más ligero que el aire. Hacia el siglo V de nuestra era se diseñó el primer aparato volador: la cometa o papalote. En el siglo XIII el monje inglés Roger Bacon tras años de estudio, llegó a la conclusión de que el aire podría soportar un ingenio de la misma manera que el agua soporta un barco. A comienzos del siglo XVI Leonardo da Vinci analizó el vuelo de los pájaros y anticipó varios diseños que después resultaron realizables. Entre sus importantes contribuciones al desarrollo de la aviación se encuentra el tornillo aéreo o hélice y el paracaídas. Concibió tres tipos diferentes de ingenios más pesados que el aire: el ornitóptero, máquina con alas como las de un pájaro que se podían mover mecánicamente; el helicóptero diseñado para elevarse mediante el giro de un rotor situado en el eje vertical y el planeador en el que el piloto se sujetaba a una estructura rígida a la que iban fijadas las alas diseñadas a imagen de las grandes aves. Leonardo creía que la fuerza muscular del hombre podría permitir el vuelo de sus diseños. La experiencia demostró que eso no era posible. Fue una figura muy importante porque aplicó por primera vez técnicas científicas para desarrollar sus ideas.

El siglo XIX

El desarrollo práctico de la aviación siguió varios caminos durante el siglo XIX. El ingeniero aeronáutico e inventor británico sir George Cayley, teórico futurista, comprobó sus ideas experimentando con cometas y planeadores capaces de transportar un ser humano. Diseñó un aparato en forma de helicóptero pero propulsado por una hélice en el eje horizontal. Sus méritos le llevaron a ser conocido por sus compatriotas como el padre de la aviación. El científico británico Francis Herbert Wenham utilizó en sus estudios el túnel aerodinámico, sirviéndose del flujo del viento forzado en su interior para analizar el uso y comportamiento de varias alas colocadas una encima de otra. Fue además miembro fundador de la Real Sociedad Aeronáutica de Gran Bretaña. Otros personajes interesantes del mundo aeronáutico de la época fueron el inventor británico John Stringfellow y William Samuel Henson, quienes colaboraron al principio de la década de 1840, para fabricar el prototipo de un avión que pudiera transportar pasajeros. El aparato desarrollado por Stringfellow en 1848 iba propulsado por un motor de vapor y arrastrado por un cable y consiguió despegar aunque no pudo elevarse. El inventor francés Alphonse Penaud fabricó un modelo que se lanzaba con la mano e iba propulsado por bandas de goma retorcidas previamente y consiguió en el año 1871 que volase unos 35 metros. Otro inventor francés, Victor Tatin, diseñó un ingenio propulsado por aire comprimido y equipado con un rudimentario tren de aterrizaje de cuatro ruedas. Lo sujetó a un poste central y las dos hélices consiguieron elevar el aparato en vuelos cortos y de baja altura.

El inventor británico nacido en Australia, Lawrence Hargrave, desarrolló un modelo de alas rígidas que iba impulsado por paletas batientes movidas por un motor de aire comprimido. Voló 95 metros en 1891. El astrónomo estadounidense Samuel Pierpont Langley fabricó en 1896 un monoplano en tándem impulsado por un motor de vapor cuyas alas tenían una envergadura de 4,6 metros. El aeroplano hizo varios vuelos, recorriendo entre 900 y 1.200 metros de distancia durante un minuto y medio. Subía en grandes círculos; luego, al pararse el motor, descendía lentamente para posarse en las aguas del río Potomac.

Se hicieron numerosos esfuerzos para imitar el vuelo de las aves con experimentos basados en paletas o alas movidas por los músculos humanos, pero nadie lo logró. Merecen citarse el austriaco Jacob Degen entre 1806 y 1813, el belga Vincent DeGroof, que se estrelló y murió en 1874 y el estadounidense R. J. Spaulding quien patentó su idea del vuelo empujado por músculos en 1889. Más éxito tuvieron quienes se dedicaron al estudio de los planeadores y contribuyeron al diseño de las alas, como el francés Jean Marie Le Bris, quien probó un planeador con las alas batientes, el estadounidense John Joseph Montgomery y el renombrado alemán Otto Lilienthal. Lilienthal realizó sus experimentos con cometas y ornitópteros pero los mayores éxitos los obtuvo con sus vuelos en planeador entre l894 y 1896. Por desgracia murió en 1896 al perder el control de su aparato y estrellarse contra el suelo desde 20 metros de altura. Percy S. Pilcher, de Escocia, que también había obtenido grandes éxitos con su planeador, tuvo asimismo un accidente mortal en 1899. El ingeniero estadounidense Octave Chanute consiguió en 1896 pequeños logros con sus planeadores de alas múltiples, pero su contribución más notable a la aviación fue su libro sobre los avances aeronáuticos Progress in Flying Machines (1894).

Los numerosos experimentos realizados con cometas durante esta época, consiguieron mejorar de forma notable los conocimientos sobre aerodinámica y estabilidad del vuelo. El inventor estadounidense James Means publicó sus resultados en los Aeronautical Annuals de 1895, 1896 y 1897. Lawrence Hargrave inventó en 1893 la cometa en forma de caja y Alexander Graham Bell desarrolló entre 1895 y 1910 diversas cometas en forma de tetraedro capaces de transportar a un ser humano en un pequeño alojamiento.

Entre 1890 y 1901 se realizaron numerosos experimentos con prototipos provistos de motor. El más importante fue el de Langley que en 1901 y 1903 probó e hizo volar sin piloto un aeroplano a un cuarto de escala de su tamaño real. Le llamó Aerodrome y fue la primera aeronave más pesada que el aire provista de un motor de gasolina que consiguió volar. El modelo a escala real se terminó en 1903 y realizó dos pruebas que acabaron en desgraciados accidentes. El aviador alemán Karl Jatho intentó en 1903, también sin éxito, volar un modelo motorizado de tamaño real.

Los logros conseguidos a lo largo del siglo XIX aportaron los fundamentos necesarios para el éxito de los hermanos Wright, pero los mayores avances se debieron a los esfuerzos de Chanute, Lilienthal y Langley a partir de 1885. En 1903 aún no se habían conseguido la estabilidad y el control necesarios para un vuelo prolongado, pero los conocimientos aerodinámicos y sobre todo el éxito de los motores de gasolina, que sustituyeron a los más pesados de vapor, permitirían que la aviación evolucionase con rapidez.

Kitty Hawk

El día 17 de diciembre de 1903, cerca de Kitty Hawk, en el estado de Carolina del Norte, los hermanos estadounidenses Wilbur y Orville Wright realizaron el primer vuelo pilotado de una aeronave más pesada que el aire propulsada por motor. El avión fue diseñado, construido y volado por ambos hermanos, quienes realizaron dos vuelos cada uno. El más largo fue el de Wilbur con 260 metros recorridos en 59 segundos. Al año siguiente continuaron mejorando el diseño del avión y su experiencia como pilotos a lo largo de 105 vuelos, algunos de más de 5 minutos. En 1905 llegaron a recorrer 38,9 kilómetros en 38 minutos y 3 segundos. Todos los vuelos se realizaron en campo abierto, regresando casi siempre cerca del punto de despegue.

Hasta 1906 nadie más consiguió volar en un avión. En ese año el húngaro residente en París, Trajan Vuia, realizó algunos saltos muy cortos y también lo consiguió Jacob Christian Ellehammer en Dinamarca. El primer vuelo oficialmente registrado en Europa lo hizo en Francia el brasileño Alberto Santos Dumont y su trayecto más largo lo logró el 12 de noviembre de 1906 cubriendo una distancia de 220 metros en 22,5 segundos. El aeroplano, registrado como 14-bis, había sido diseñado por él y construido en la primera fábrica de aviones del mundo, la de los hermanos Voisin en París. Su forma era la de una gran cometa en forma de caja en la parte trasera y otra pequeña en la delantera, unidas por la estructura cubierta de tela. El motor era un Levavasseur Antoinette de 40 CV y estaba ubicado junto con la hélice en la parte posterior. El piloto iba de pie en una cesta situada delante del ala principal. En Europa nadie consiguió volar más de un minuto hasta finales de 1907, en que lo logró Henri Farman en un avión construido también por Voisin.

En contraste con Europa, los hermanos Wright conseguían en Estados Unidos superar sus marcas día a día. El 3 de septiembre de 1908, Orville Wright hizo una demostración con un modelo más veloz para el Cuerpo de Señales del Ejército en Fort Meyer, Virginia. El 9 de septiembre completó el primer vuelo mundial de más de una hora y también por primera vez se transportó un pasajero, el teniente Frank P. Lamh, durante 6 minutos y 24 segundos. Estas demostraciones se interrumpieron el 17 de septiembre a causa de un accidente en el que resultaron heridos Orville y su pasajero el teniente Thomas E. Selfridge, quien murió horas después a consecuencia de una conmoción cerebral. Fue la primera persona muerta en accidente de avión propulsado por motor. Entretanto Wilbur Wright, que había ido a Francia en agosto, completó, el 31 de diciembre, un vuelo de 2 horas y 20 minutos demostrando un control total de su avión con suaves virajes, subidas y descensos a su entera voluntad. Recuperado de sus heridas y con la colaboración de Wilbur, Orville reanudó las demostraciones para el Cuerpo de Señales en julio de 1909 y cumplió sus requisitos a finales de mes. El aeroplano fue comprado el 2 de agosto y se convirtió en el primer avión militar operativo de la historia. Permaneció en servicio activo durante dos años y después fue retirado y trasladado a la Institución Smithsonian en la ciudad de Washington donde puede contemplarse todavía.

Una figura importante entre los diseñadores, fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn Hammond Curtiss, de Hammondsport, Nueva York. En 1907 realizó en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin, propulsado por un motor de motocicleta de la fábrica de Curtiss que él mismo había modificado. En mayo siguiente Curtiss voló, también en solitario, el aeroplano diseñado y fabricado por un grupo conocido como la Asociación de Experimentos Aéreos, organizada por Alexander Graham Bell. Curtiss era uno de sus cinco miembros. Con su tercer avión, el June Bug, el 4 de julio de 1908 Curtiss cubrió la distancia de 1.552 metros en 42,5 segundos y ganó el Trofeo Científico Americano, primer premio estadounidense concedido al vuelo de un avión. En Reims, Francia, el 28 de agosto del año siguiente, Curtiss ganó el primer torneo internacional de velocidad, al conseguir una marca de 75,6 km/h. El 29 de mayo de 1910 ganó también el premio New York World, dotado con 10.000 dólares, por realizar el trayecto desde Albany, en el estado de Nueva York, hasta la ciudad de Nueva York; y en agosto completó el trayecto desde Cleveland a Sandusky, Ohio, sobrevolando la costa del lago Erie. En enero de 1911 consiguió ser el primer americano en desarrollar y volar un hidroavión. En Europa lo había conseguido el 28 de marzo de 1910 el francés Henri Fabre.

El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto francés Louis Blériot. El día 25 de julio de 1909, durante 35,5 minutos recorrió 37 kilómetros, desde Calais, Francia, a Dover, Inglaterra, en un avión monoplano diseñado y fabricado por él mismo.

Durante los años posteriores a la I Guerra Mundial se realizaron grandes progresos tanto en el diseño de los aeroplanos como de los motores. Los aviones de dos alas con los motores y las hélices situadas en la parte posterior pronto fueron sustituidos por aviones con los motores situados en la parte delantera. Había muy pocos modelos de monoplanos, pero en cambio durante la guerra ambos contendientes fabricaron enormes biplanos con dos, tres y hasta cuatro motores que en Europa fueron al principio del tipo rotativo, aunque pronto se sustituyeron por los modelos radiales. En Gran Bretaña y Estados Unidos predominaron los motores refrigerados por agua.

El transporte aéreo de correo se aprobó oficialmente en Estados Unidos en el año 1911 y se realizó el primer vuelo el 23 de septiembre. El piloto, Earle Ovington, llevó la saca de correos en sus rodillas en un vuelo que tan sólo duró 5 minutos y recorrió los 8 kilómetros que hay entre el bulevar Nassau y Mineola, ambos en Long Island, Nueva York. Ovington lanzó la saca sobre Mineola, donde fue recogida y trasladada a la oficina de correos. El servicio duró sólo una semana (véase Correo aéreo).

En 1911 se completó el primer vuelo transcontinental en Estados Unidos, desde la ciudad de Nueva York hasta Long Beach en California. Lo consiguió el piloto estadounidense Calbraith P. Rodgers. Salió de Sheepshead Bay, en Brooklyn, Nueva York, el 17 de septiembre, al mando de un aeroplano Wright, y aterrizó en su destino el 10 de diciembre, 84 días más tarde. El tiempo real de vuelo fue de 3 días, 10 horas y 14 minutos.

I Guerra Mundial y posguerra

Durante la I Guerra Mundial se usaron como armas tanto los aeroplanos como las aeronaves más ligeras que el aire. Las urgentes necesidades de la guerra estimularon a los diseñadores para construir modelos especiales para reconocimiento, ataque y bombardeo.

Como consecuencia de la presión de la guerra fueron entrenados más pilotos y construidos más aviones en los 4 años de conflicto que en los 13 años transcurridos desde el primer vuelo.

Gran parte de los excedentes militares vendidos después de la guerra fueron adquiridos por aviadores formados y entrenados durante la misma, dispuestos a realizar con ellos cualquier actividad que les produjera ingresos económicos: transporte de pasajeros, fotografía aérea, propaganda (por lo general escribiendo los nombres de los productos en sus aviones), vuelos de instrucción, carreras aéreas y exhibiciones acrobáticas.

Los vuelos transoceánicos comenzaron con el NC-4. El vuelo de este enorme hidroavión se inició en Rockaway Beach, Long Island, el 8 de mayo de 1919 y finalizó el 31 en Plymouth, Inglaterra, tras varias escalas intermedias en Newfoundland, las islas Azores y Lisboa (Portugal). El primer vuelo transatlántico sin escalas lo consiguieron los pilotos británicos John William Alcock y Arthur Whitten Brown. Entre el 14 y el 15 de junio de 1919, en poco más de 16 horas, volaron desde Saint John's, Newfoundland, hasta Clifden, Irlanda, y ganaron un premio de 50.000 dólares otorgado por el London Daily Mail.

El día 26 de enero de 1926 se inició en Palos de Moguer, España, el vuelo del Plus Ultra. Era un hidroavión Dornier Wall con el que el piloto español, comandante Ramón Franco y su tripulación, tras varias escalas y algún incidente consiguieron llegar el 7 de febrero a Buenos Aires, Argentina. Entre el 20 y el 21 de mayo de 1927 se completó el primer vuelo cruzando el océano Atlántico en solitario. Lo llevó a cabo el aviador estadounidense Charles A. Lindbergh desde la ciudad de Nueva York hasta París, recorriendo una distancia de 5.810 kilómetros en 33,5 horas. Lindbergh se convirtió con esta hazaña en uno de los pilotos más famosos de la historia de la aviación.

Pero nadie había conseguido cruzar el Atlántico sin escalas en dirección oeste, a causa de los vientos contrarios, hasta que entre el 12 y el 13 de abril de 1928 el capitán alemán Herman Köhl, el barón de la misma nacionalidad Gunther von Hünefeld y el capitán irlandés James Fitzmaurice, tras salir de Dublín, Irlanda, volaron 3.564 kilómetros, hasta Greenly Island, Labrador. Existía entonces una auténtica fiebre por ser los pioneros en realizar cualquier trayecto y así los australianos sir Charles Kingsford-Smith y Charles T. P. Ulm, junto con los estadounidenses Harry W. Lyon y James Warner, emprendieron la Southern Cross y volaron desde Oakland, California, hasta Sydney, Australia, con un total de 11.910 kilómetros y escalas en Hawai, Islas Fidji y Brisbane, Australia. Tres pilotos estadounidenses, Amelia Earhart, Wilmer Stultz y Louis Gordon, cruzaron el Atlántico entre Trepassey Bay, Newfoundland, y Burry Port, Gales, el día 17 de junio y del 3 al 5 de julio. El capitán Arturo Ferrarin y el comandante Carlo P. Del Prete, pilotos del Ejército italiano, realizaron un vuelo de 7.186 kilómetros sin escalas desde Roma hasta Genipabu, Brasil.

En el año 1920 se crearon las primeras líneas aéreas para correo y pasajeros entre Key West, Florida, y La Habana, Cuba, así como entre Seattle, Washington (Estados Unidos) y Vancouver, British Columbia (Canadá). En 1921 se estableció el servicio transcontinental regular de correo entre las ciudades de Nueva York y San Francisco, inaugurado por el departamento del Servicio Postal. En 1925 el Congreso aprobó el decreto Kelly sobre correo aéreo, que autorizaba al servicio postal a realizar contratos con los operadores de transporte aéreo para trasladar el correo por avión. Ya en 1926 se inauguraron catorce líneas aéreas nacionales y se establecieron enlaces entre Estados Unidos, América Central, América del Sur y Canadá.

Entre 1930 y 1940 el transporte aéreo creció rápidamente y se acometieron frecuentes vuelos transoceánicos y de larga distancia. Los aviadores estadounidenses, volando pequeños aviones, redujeron cada vez más las plusmarcas de tiempo en los vuelos transcontinentales sin escalas y posteriormente las mejoraron con aviones de transporte. En 1930 Roscoe Turner voló desde Nueva York hasta Los Ángeles en 18 horas y 43 minutos; Frank Hawks lo hizo en sentido inverso en seis horas menos. En 1937 Howard Hughes invirtió sólo 7 horas y 28 minutos entre Burbank, California, y Newark, Nueva Jersey, y en 1939 Ben Kelsey tardó 17 minutos más entre California y Nueva York.

II Guerra Mundial

La más grande de las compañías internacionales que operaban en el momento de comenzar la guerra era Pan American Airways. Junto con sus empresas subsidiarias y afiliadas servía una red de 82.000 millas en rutas que llegaban a 47 países y colonias en todos los continentes.

Las exigencias de la guerra aceleraron el desarrollo de los aviones y se consiguieron importantes avances en los de bombardeo y combate, así como en el transporte aéreo de tropas paracaidistas, tanques y equipo pesado. De esta forma y por primera vez en la historia, la aviación se convirtió en el factor más decisivo en el desarrollo de la guerra.

También se extendió con rapidez la fabricación de pequeños aviones. Bajo la supervisión del programa de entrenamiento de pilotos civiles, patrocinado por la Administración Civil Aeronáutica de Estados Unidos, los operadores privados dieron grandes facilidades para la formación como pilotos de miles de estudiantes que se convirtieron así en la columna vertebral de las fuerzas aerotransportadas de los tres ejércitos. Los aviones diseñados para uso privado encontraron también un amplio uso militar en todo el mundo, por eso en 1941 el Ejército y la Armada de Estados Unidos compraron grandes cantidades de aviones ligeros que dedicarían a diversas misiones militares.

En el año 1941 la aviación militar estadounidense operaba en todos los frentes. La industria aeronáutica tenía empleadas a 450.000 personas frente a las 190.000 que había antes de la guerra. Ese año 3.375.000 pasajeros fueron transportados por las 18 compañías aéreas estadounidenses, un millón más que en 1940. La carga de pago y el correo se incrementaron en cerca de un 30 por ciento.

Hacia el final de la guerra las batallas aéreas crecieron en intensidad y extensión y la producción de aviones alcanzó un máximo. Por otra parte las líneas aéreas nacionales también establecieron nuevas plusmarcas tanto en el transporte de pasaje como de carga. Como consecuencia de todo ello el número de aviones producidos en los EEUU en 1944 alcanzó la importante cifra de 97.694, con un peso medio aproximado de 4.770 kilogramos por avión. En el mismo año, Alemania ponía en combate dos ingenios completamente nuevos en el mundo de la aviación: el primer avión reactor y el primer proyectil volante.

Después de la II Guerra Mundial

En el año 1945 la producción de aeroplanos militares en Estados Unidos se redujo drásticamente, pero los pedidos de aviones civiles se incrementaron considerablemente. Al finalizar el año, los fabricantes tenían contratos para construir 40.000 aviones en contraste con la producción máxima de 1941 que fue de 6.844. De nuevo las líneas aéreas nacionales e internacionales norteamericanas rompieron las plusmarcas anteriores en todos los tipos de tráfico y consiguieron sustanciales mejoras con respecto a 1941. Se redujeron las tarifas tanto de pasaje como de carga y en 1945 volvieron a operar todos los servicios comerciales internacionales. La experiencia obtenida en la fabricación de aviones militares durante la guerra fue utilizada en la construcción de aviones civiles nada más terminar las hostilidades. Las compañías aéreas dispusieron de aviones más grandes y mas rápidos con adelantos como las cabinas presurizadas. Se mejoraron los aeropuertos, los pronósticos meteorológicos y las ayudas a la navegación fueron más eficientes y aumentó la demanda pública de transporte aéreo de pasaje y carga, que creció a niveles desconocidos hasta entonces gracias a la repentina prosperidad de la posguerra.

Los experimentos en el campo del diseño aerodinámico, de los nuevos metales, nuevas plantas de potencia y avances electrónicos trajeron el desarrollo de los aviones turborreactores de alta velocidad, diseñados para vuelos transoceánicos, vuelos supersónicos, aviones cohete experimentales, aviones de despegue corto o vertical (STOL, VTOL) y cohetes espaciales (véase Aeroplano; Propulsión a chorro; Exploración del espacio).

En diciembre de 1986 el avión ligero experimental Voyager completó con éxito el primer vuelo alrededor del mundo sin escalas y sin repostar. Fue diseñado por Burt Rutan, que lo dotó de líneas muy poco ortodoxas que recuerdan en algunos aspectos a un catamarán. El avión iba provisto de dos motores, el delantero para despegar maniobrar y aterrizar y el posterior para el vuelo de crucero. Los materiales eran de plástico ligero por lo que su peso al despegar era tan solo de 4.420 kilogramos y cargaba 4.500 litros de combustible distribuidos en 17 depósitos. Una vez consumidos, su peso al aterrizar era de 840 kilogramos. Los pilotos fueron Dick Rutan (hermano de Burt) y Jeanna Yeager, y volaron 40.254 kilómetros en 9 días, 3 minutos y 44 segundos, a una velocidad media de 186,3 km/h. Este vuelo estableció una nueva plusmarca de distancia y tiempo en el aire, duplicando el de distancia que permanecía desde 1962 en 20.169 kilómetros.

Ya en 1889 se efectuaron varias conferencias para resolver los problemas internacionales originados por la aviación, pero hasta 1947 no se creó el primer organismo adecuado: la Organización de la Aviación Civil Internacional (OACI), adscrita a la ONU, con sede en Montreal (Canadá). Otra organización que surge a partir de la iniciativa de las compañías aéreas es la Asociación Internacional del Transporte Aéreo (IATA), también con sede en Montreal y que agrupa a más de 100 empresas de transporte aéreo, por lo general de líneas regulares, unidas en este organismo para resolver sus problemas comunes. El gran desarrollo de la aviación a escala mundial ha obligado a todos los países a establecer leyes y regulaciones que permitan un eficiente y seguro tráfico aéreo y a firmar convenios y protocolos internacionales como el de Tokio en 1963 o el de La Haya en 1973. En la actualidad existen en la mayor parte de las naciones leyes sobre la navegación aérea que junto con otras medidas han llevado a este medio de transporte a convertirse en uno de los más seguros y eficientes.