21/11/2017

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Aviones de hélice

Desde que el primer avión alzara el vuelo, el Flyer 1 que los hermanos Wilbur y Orville Wright inventaron en 1903, el motor de hélice ha estado presente en toda la historia de la aeronáutica y aun hoy constituye una solución óptima para propulsar aviones tan modernos como el A400M.

Los motores de hélice siguen teniendo algunas ventajas sobre los turbofan para algunos usos y por eso siguen empleándose hoy en día.

El motor de hélice se basa en el principio de Bernoulli que explica cómo,  haciendo girar un par de palas de superficie curva, se puede conseguir una fuerza de empuje perpendicular debido a la diferencia de presiones. En los helicópteros esta fuerza se aplica en sentido vertical para vencer a la gravedad, mientras que en los aviones se aprovecha en sentido horizontal para generar a su vez una fuerza de sustentación en las alas, siendo esta última quien realmente sostiene al avión en el aire. En el caso del autogiro la función de motor es similar a la del avión pero en cualquier caso en el presente artículo me centraré en el uso del motor de hélice en aviones propiamente dichos.

La inmensa mayoría de los aviones tienen entre 1 y 4 motores. Mayor cantidad resulta extraño, pues a mayor número suele aumentar el consumo. Las hélices a su vez pueden ser de un número variable de palas, 2, 3, 4, 5, 6 u 8 normalmente. Los motores las suelen hacer girar en el mismo sentido, el dextrógiro, pero también hay aparatos con motores que giran en sentidos opuestos, como el A400M, consiguiendo mayor eficiencia a costa de aumentar considerablemente la complejidad técnica.

Como la sustentación depende del empuje, los aparatos deben, por definición, ser rápidos en sentido longitudinal. El citado Flyer 1 volaba a unos nada despreciables 48 km/h. El ritmo frenético de innovación de los primeros ingenieros hizo que aumentara rápidamente la velocidad máxima de las aeronaves de modo que el primer vuelo comercial alcanzaba en 1910 los 100 km/h y en la Primera Guerra Mundial se llegaron a los 250 km/h. Durante la misma surgió el reto de montar armas de fuego en los aviones. Como por aquel entonces la hélice solía ser la vanguardia del avión, las balas deberían atravesarla. La solución de las fuerzas aliadas fue poner cuñas deflectoras para que las palas resistieran el impacto mientras que la alemana, más elaborada, fue crear un mecanismo de sincronización entre la rotación de las palas y el disparo.

Con la paz empezaron a construirse aviones de carreras con la única intención de batir los records de velocidad que se fueran estableciendo. Por citar algunos, los aviones Curtiss llegaron a 430 km/h en 1923 y Howard Hughes, el excéntrico magnate, alcanzó los 566 km/m en 1935 con un aparato de su invención. Las marcas de velocidad pasaron curiosamente a manos de hidroaviones que consiguieron 700 km/h aunque fue en 1939, meses antes de que estallara la Segunda Guerra Mundial, cuando el avión experimental Me 209 estableció un registro que por fin conseguiría mantenerse algunas décadas, 755 km/h.

Durante la guerra se desarrollaron los motores de reacción con el objetivo de aumentar la máxima velocidad disponible y se consiguió superando desde el principio los 800 km/h. Los motores de hélice, que hasta ahora usaban tecnología de pistones, se aprovecharon de la nueva técnica y se crearon los motores turbohélice, que son los que perduran hoy en día.

En cualquier caso la limitación de los motores con palas está en que su eficiencia se detiene cuando estas alcanzan la velocidad del sonido. Aunque aún es posible mejorar un poco las prestaciones usando palas contrarrotatorias, donde se colocan dos hélices una tras otras y se hacen girar en sentido opuesto entre sí. De esta manera se consigue aumentar la eficiencia un 15%. Con dicha técnica, el avión ruso Tupolev Tu-95 es el que ostenta el récord de velocidad en aviones impulsados a hélice con 920km/h.

A pesar de esta restricción, los motores de hélice siguen teniendo algunas ventajas sobre los turbofan para algunos usos y por eso siguen empleándose hoy en día. Por ejemplo, permiten obtener gran potencia desde el inicio del despegue haciendo viable usar pistas más cortas, esto los  lo hace ideales para aviones militares. Su consumo de combustible es menor para distancias cortas, ya que el turbofan empieza a ser más eficiente cuando puede alcanzar mayor altura y velocidad.

De modo que, la próxima vez que vuele en un avión de hélice, recuerde que aun con su larga historia, sigue siendo una tecnología totalmente vigente y práctica. Disfrute del viaje.

 

 

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