Conceptos básicos sobre el número de Mach
"Hay una cosa que es más importante para los pilotos de hace unos años atrás ,el número Mach le indica al piloto la ground speed y le sirve más para navegar porque sus estimados son más fáciles de obtener ,si no hay viento y vas volando a Mach 0.8 significa que vas a 8 millas por minuto".
Agradezco mucho de antemano el comentario, pero tengo que ponerme en plan "profe". Es necesario clarificar eso que se afirma en él, porque se comete un error grave de concepto. El número de Mach no indica al piloto la ground speed. De hecho el número de Mach no es ni siquiera una velocidad. El número de Mach es una relación: TAS o velocidad verdadera / velocidad del sonido local. Ver post dedicado a la interpretación de las velocidades.
El Mach Number no se utiliza para calcular la ground speed (velocidad sobre el suelo).
Buena prueba de ello es que muchos aviones no lo llevan (los aviones de pistones por ejemplo). El MN junto con la temperatura exterior se utiliza en el ADC (Air Data Computer) para calcular la verdadera velocidad del aire (TAS). Invito al lector curioso a que busque la entrada dedicada al ADC donde lo explico con más profundidad. Con la TAS y un sistema inercial (o un computador clásico tipo E6B), se calcula el efecto del viento y con el viento la GS.
¿Cómo se mide la GS en un avión comercial moderno?
Antiguamente había diferentes formas de hacerlo, con el radar doppler por ejemplo. Hoy en día, en general, hay dos formas de determinar la velocidad respecto al suelo desde el interior de la aeronave. La primera es mediante el uso de un sistema de navegación inercial. Este consiste en una serie de acelerómetros y giroscopios que miden todas las aceleraciones y rotaciones de la aeronave a lo largo de un vuelo. Al integrar matemáticamente todas las medidas, este sistema de navegación puede calcular la velocidad y la posición de la aeronave en cualquier momento.
La precisión se degrada con el tiempo, pero la velocidad sobre el suelo no suele estar muy lejos de la real. (Ver post dedicado en este Blog donde lo explico). El segundo método utiliza señales de radio externas. Hoy en día, esto es principalmente gracias al GNSS (GPS, GLONASS GALILEO , y otros), pero la velocidad sobre el suelo también se determina mediante el uso de una serie de estaciones VOR (Rango omnidireccional VHF) y/o DME (Equipo de medición de distancia).
Estas balizas de navegación están ampliamente disponibles en la mayoría de los continentes. Una computadora de navegación selecciona el conjunto correcto de balizas (con la mejor geometría posible) y, analizando la tasa de cambio de los rumbos/distancias de la baliza, se puede determinar la velocidad de la aeronave. Los sistemas de navegación modernos combinan todos estos métodos en una sola solución (Los modernos ADIRS = ADC + IRS + GPS). Luego, las mediciones del GNSS (GPS), navegación inercial y DME se fusionan matemáticamente para obtener una posición y una velocidad respecto al suelo altamente precisas y fiables.
Hoy en día no hace falta ese tipo de cálculo en el radar. En la imgen se puede ver una pantalla de navegación con el radar y se puede comprobar que el MN no aparece. Tenemos la TAS y la GS directamente en la parte superior. También tenemos distancias y tiempos a los waypoints o puntos de ruta.
También es cierto que para los vuelos sobre el mar o áreas despobladas se utiliza la llamada Mach Number technique, que explico con detalle en otra entrada para la separación de aeronaves, pero todo esto no tiene nada que ver con la obtención de la GS o Ground Speed.
¿Para que sirve entonces el medidor de MN?
Querido lector, el MN te ofrece un límite (una protección). A medida que te acercas a velocidades más altas, donde la compresibilidad se vuelve significativa, y te acercas a la velocidad del sonido, el aire comienza a comportarse aerodinámicamente de manera diferente. Además: ¿recuerdas cómo el aire se acelera un poco sobre el ala debido a la forma del ala? Bueno, si vuelas cerca de mach 1 y aceleras el aire aún más, un poco de ese aire ahora se mueve supersónicamente sobre el ala. Y ahora tienes una onda de choque en tu ala.
El avión podría comenzar a volar hacia abajo (debido a los cambios aerodinámicos en el ala), podría entrar en pérdida (sí, por demasiada velocidad), sufriría movimientos del centro aerodinámico, etc., los controles de vuelo podrían dejar de funcionar. Busca en Google "Mcrit" y "mach tuck" para obtener más información, pero generalmente suceden muchas cosas peligrosas en esa región. Todo se reduce a que el ala tiene una limitación (digamos) mach 0.9 y si volamos por encima tendremos problemas. Precisamente porque tenemos un límite de velocidad que depende de la velocidad del sonido, realmente necesitamos un instrumento que muestre a los pilotos cuándo se acerca ese límite. Espero que te haya podido aclarar un poco los conceptos.
En resumen:
- La velocidad indicada le dice al piloto la velocidad aerodinámicamente relevante que se utilizará para volar.
- La verdadera velocidad (TAS) es la velocidad real de la aeronave relativa a la atmósfera circundante.
- A partir de la velocidad real (TAS), si agregamos o restamos el viento (de cola o de frente), obtendremos la velocidad respecto al suelo. El viento típico experimentado por un avión subsónico regular puede ser facilmente de unos (+100 km/h). El componente de viento en cola o de frente variaría según la dirección del avión y la dirección del viento.
- Finalmente, el número de Mach es función de la temperatura y la velocidad aerodinámica real (no de la velocidad respecto al suelo). Cuanto más alto estás, más frío hace. También muy importante, el número de Mach es una relación, nunca una velocidad. Dado que la velocidad del sonido varía a medida que la atmósfera cambia de densidad y temperatura en las diferentes altitudes, también lo hará el MN.
Artículo muy clarificador; Saludos.
ResponderEliminarMuchas gracias Toni.
EliminarUn cordial saludo.
Manolo