miércoles, 24 de febrero de 2016

Pregunta tonta: ¿Cómo un F-18 puede volar vertical tanto tiempo sin entrar en pérdida?

Una pregunta nada tonta, antes al contrario, muy interesante y que además tiene más enjundia de la que parece. 

Los aviones pueden cambiar velocidad por altitud y viceversa, tal cual se explicó en el post dedicado a la energía para pilotos. Pero también es cierto que los aviones más potentes (potencia vs masa o peso), como es el caso con los aviones militares (sobre todo los de caza), es posible hacer otro tipo de intercambio: potencia por altura.

La relación peso/potencia es fundamental a la hora de realizar trepadas a la vertical. Por poner un ejemplo, los Blue Angels deben de quemar parte del combustible (aligerando el avión) antes de que puedan obtener el 1-to-1 (relación peso = potencia) para empezar a realizar estas maniobras. Además de eso los aviones deben de tener unas condiciones óptimas (baja altitud, un rango específico de velocidades, etc.). Todo esto contando que se trata de vuelos con un avión preparado. Los escuadrones de caza que operan estos aviones en misiones reales tendrían incluso más problemas con los pilones y las armas que cuelgan de ellos.

Cuando un F-18 trepa a la vertical de hecho está produciendo sustentación y el piloto debe de volar el avión con la palanca para evitar que el morro del avión se desvíe. La realidad es que las alas producen la fuerza de sustentación al pasar el aire sobre ellas (da igual en qué posición se encuentre el morro). Si se sube verticalmente con velocidad, esta fuerza de sustentación intentará tirar del morro y hacerlo caer boca abajo. Esto es así porque en esta posición la gravedad no se opone a la sustentación (como es el caso cuando el avión vuela recto y nivelado).



Cuando un F-18 vuela vertical, la gravedad se contrarresta a base de motor. Los Hornets tienen un pequeño punto débil. Una zona de disconfort para los FCC (Flight Control Computers), una vez que el morro del Hornet ha perdido la verticalidad y se ha caído sobre su dorso (digamos unos 110º desde la horizontal), se produce una situación de descontrol en la que los ordenadores de abordo no dan al piloto la suficiente autoridad para controlar el avión correctamente. Simplemente los FCC no "quieren" que el avión vuele con esa actitud porque detectan que no tienen suficiente aire en la cola para que los elevadores tengan autoridad suficiente. El avión se mantiene en esa posición por unos segundos hasta que la gravedad acaba por tumbar el morro completamente. Por este motivo cuando un piloto realiza una de estas espectaculares trepadas a la vertical, lo que hace es mantener controlado el morro constantemente e incluso lo empuja hacia abajo para contrarrestar la sustentación sobre las alas. Algo que aparentemente puede parecer poco natural. 


Otra cosa muy distinta es ver pasar a estos aviones con el morro muy alto, volando bajo y muy, muy lento. Esta es una típica maniobra para demostrar las capacidades de este excelente cazabombardero, pero esto nada tiene que ver con lo anterior. En esta ocasión lo que se demuestra es un vuelo controlado con alto ángulo de ataque gracias a la configuración de los LEX. A esto ayuda también la configuración de la planta alar y los dos estabilizadores verticales ligeramente inclinados hacia afuera. En esta maniobra también se necesita una barbaridad de potencia ya que en ese momento se está volando en lo que se denomina "back side of the power curve".


La llamada "back side of the power curve" va desde Vimd hacia la izquierda (llegando a la pérdida). Esta región de la curva requiere alto ángulo de ataque y mucha potencia para contrarrestar la resistencia generada y no entrar en pérdida.

En esta parte de la curva lo que se requiere es precisamente potencia para poder ir despacio y seguir en vuelo recto y nivelado. La ventaja de los Hornets es que si una cosa les sobra es potencia y con un empujón a la palanca de gases, el excelente GE F404 saca al avión de ese régimen para lanzarlo a una velocidad altísima en la parte de la curva que mejor se adapta al avión. Si esto no fuera posible evidentemente esta maniobra de vuelo lento estaría sin duda prohibida. En otros aviones menos potentes de hecho esto es algo totalmente prohibido. Así que la respuesta a la pregunta es si. Gracias a la combinación de sustentación y potencia, los F-18 vuelan de miedo a la vertical. No es ninguna limitación. 

En realidad la mayor limitación de un F-18 es la de volar invertido. El máximo tiempo posible está en unos 30 segundos (el tiempo que tarda el motor en quedarse sin aceite lubricante), pueda que esto parezca poco, pero por otra parte... ¿Quién en su sano juicio volaría 30 segundos boca abajo en una misión combate real?

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