Breve Historia de la Aviación y las Plantas Motrices

1. Distintos tipos de motorizaciones.

En esta primera imagen vemos los diferentes tipos de propulsores exis-tentes en el mercado en la actualidad, según el tipo de aeronave en que va instalado. Son los componentes más caros de cualquier aparato. Le dan la fuerza  necesaria para levantar el vuelo, el ascenso hasta conse-guir la altura de crucero, le mantiene en vuelo, le permite tener un des-censo controlado, durante la aproximación final y el frenado una vez en tierra con la reversión de los motores, y por supuesto el equipo de frenos instalado en el tren de aterrizaje. Todo ello supervisado desde la cabina de vuelo con el control de gases o throttles situado en el centro de ésta en el que ambos pilotos tienen acceso, tal y como observamos en la instantánea inferior. 

2. Control de gases en la cabina de mando.

Con una palanca de control por cada turbina. Este mando es idéntico pa-ra los actúales turbohélices y reactores, aunque según el fabricante pue-den estar instalados en el techo de la cabina o en el frontal, siempre con acceso para ambos pilotos, ya que por norma, tienen que situar una de sus manos durante el despegue, hasta que el piloto al mando cambia sus manos al yoke o stick en la rotación, el despegue y el ascenso. Las más usuales son las de pistones instalados en aparatos privados pequeños y las turbinas de gas, entre las que se encuentran los turboprops, turbohé-lices, turbojets, turbo reactores, turboshaft, turbofan, turbo ventiladores  y los equipados con afterburners, post quemadores, como los utilizados en el Concorde y en todos los aparatos militares. 

3. Máquina de vuelo diseñada por Leonardo Da Vinci.

Tenemos que remontarnos hasta el siglo XV para ver la primera máquina de vuelo creada por el gran Leonardo Da Vinci, realizada a imagen y se-mejanza de las aves, propulsada por la fuerza  humana, en la que según la leyenda, llegó a ser probada en los alrededores de Milán, con escaso éxi-to, quedándose en proyecto, según los estudios realizados por el artista italiano, cuyo diseño vemos más arriba.

4. Leyenda del vuelo de Icaro.

Toda vez que la fuerza humana era insuficiente para conseguir la propul-sión necesaria para el vuelo, mediante el movimiento de los brazos imi-tando a las aves, debido al elevado peso del cuerpo humano y cambio del ritmo cardiaco en vuelo de las aves, tan solo se era capaz de conse-guir la sustentación de la máquina de vuelo en el momento del lanza-miento desde la cresta de la colina. Hagamos mención a la leyenda de Dédalo e Ícaro, su hijo, a quien por volar cerca del Sol se derritió la cera de las alas y cayó al mar.

5. Cometa china.

La cometa, kite, en el lenguaje de la aviación, probablemente haya sido el primer instrumento más pesado que el aire, creado por el ser humano en alzar el vuelo. Tenemos que remontarnos a la cultura china de aproxima-damente el Siglo V antes de Cristo, llevado a cabo por Mozi y Lu Ban. Fa-bricada con materiales oriundos de este país.

6. Distintos tipos de cometas orientales.

Tela de seda  para la vela, hilo muy resistente de seda para el manejo de ésta desde tierra y la estructura de caña de bambú, imitando a los hue-sos de las aves, fueron los materiales empleados, algunas de ellas utiliza-ban silbatos que realizaban música en vuelo. Fueron utilizadas para medir la distancia entre varios puntos, la velocidad, fuerza y dirección del aire, el envío de mensajes y subir vigías humanos como observadores en la distancia, como espías y detectar movimientos del ejército enemigo entre otros cometidos.

7. Cometa guerrera en vuelo.

Las cometas tuvieron un desarrollo muy importante en todos los países asiáticos, como en India y Japón,  tanto para uso civil, con diseños tan llamativos como los mostrados en la imagen número 6, pero también fue utilizada por los ejércitos, con la conocida fighter Kite, cometa  guerrera, de pequeño tamaño, pero equipada con largos hilos de algodón recubier-tos de cristales capaces de cortar a linea que la une a tierra, como vemos en la fotografía superior. La cometa fue cruzando fronteras, llegando pri-mero a Europa y posteriormente al resto del mundo, siéndo utilizadas en competiciones nacionales locales.

8. Globo de aire caliente de los hermanos Montgolfier.

Fue a finales del Siglo XVIII cuando los hermanos Montgolfier inventaron el globo de aire caliente, tal y como vemos en la imagen superior y co-menzaron los vuelos tripulados, al conseguir propulsión. El descubri-miento del hidrógeno dio lugar al globo del mismo nombre, al elevarse y flotar en el aire por estar relleno en un gas más ligero que el aire, como el hidrógeno o helio. El primer vuelo tuvo lugar en París en Agosto de 1783, sin pasajeros. Pronto este nuevo invento fue utilizado militarmente para la observación de las lineas enemigas y movimientos de tropas en las guerras y conflictos de la época.

9. El dirigible.

Los dirigibles, también conocidos como globos dirigibles o barcos aéreos, airships. Tuvieron su explendor en el siglo XIX. El primer vuelo tuvo lugar en 1852, cuando Henri Giffard voló 24 kilómetros en Francia, propulsado por un motor a vapor. En 1884 lo hizo el dirigible militar, Le France, de 52 metros de largo, con 1.900 metros cúbicos de capacidad, propulsado por un motor eléctrico de 8,5 caballos, pilotado por Charles Renard y Arthur Krebs, durante 23 minutos. Pero el avance real no tuvo lugar  hasta la llegada del motor de combustión interna y la llegada de los denominados, blimps, dirigibles, sin estructura interna, pero rellenos de helio por  no ser tan explosivo como el hidrógeno, hasta la llegada de  los Zepelines que utilizaban una estructura mixta, de quilla y hélio.

10. Dirigible de Alberto Santos Dumont en París.

El brasileño, Alberto Santos Dumont, fue quien consiguió con éxito la combinación de un dirigible con un motor de combustión interna. El 19 de Octubre de 1901 realizó un vuelo de 30 minutos desde el Parque de Saint Cloud, en París, hasta dar varias vueltas a la torre Eiffel con su air-ship 6, para conseguir el trofeo  de Deutsch de la Meurthe. Es considera-do como el impulsor de los dirigibles, pasando a diseñar distintos mode-los de ala fija en su país natal.

11. Zeppelin, Hindenburg.

Los dirigibles semi-rígidos, utilizaban una combinación de estructura me-tálica y aire, preferentemente helio por la razón señalada anteriormente. Estas naves en ese momento eran más capaces que los aparatos de ala fija tanto para el transporte de correo, personas y tropas. El avance llegó con el Zeppelin, desarrollado por el conde alemán Ferdi-nand Von Zeppelin en 1899 en el Lago Constanza en la bahía de Manzell en Friedrischshafen, Alemania, con el prototipo LZ1, con una longitud de 128 metros y propulsado por dos motores Daimler de 14,20 caballos,

12. Vista interior del Hindenburg.

(10,6 kw). Realizando un vuelo de tan solo 18 minutos el 2 de Julio de 1900. El servicio de pasajeros conocido como DELAG, (DEutsche Lufts-chiffahrts AG) comenzó en 1910, que cruzaba en Atlantico desde Berlín a Nueva York, en tan solo  2  días y medio con literas, servicio de restau-ración y cafetería a bordo, como vemos en la imagen superior. Finalizan-do este servicio trágicamente durante el aterrizaje del Hindenburg en Nueva York  el 6 de Mayo de 1937.

13. Dirigible moderno.

Los dirigibles modernos se utilizan como anuncios de eventos deporti-vos en los EE.UU. y estudios realizados sobre la radiación y sus efectos en la estratosfera terrestre y medioambientales, tal y como vemos en la fotografía superior.

14. Ornitóptero del inventor español Diego Marín Aguilera.

Entre las figuras relevantes de la aviación española se encuentra el in-ventor español  Diego Marín Aguilera por haber cruzado el rio Arandilla, sito en la localidad, Coruña del Conde, en la provincia de Castilla y León, en un vuelo de entre 300 y 400 metros  con un ornitóptero, el día 16 de Mayo de 1793, cuya imagen vemos más arriba.

15. Diseños de Sir George Cayley

Si.r George Cayley puede considerarse el padre del aeroplano, al realizar un estudio riguroso en 1846, sobre la aplicación de la física al vuelo y el desarrollo de aparatos más pesados que el aire, imitando la curvatura de las alas de las aves, calcular el centro de presión, gravedad y la configu-ración de las partes de los nuevos aeroplanos, las alas fijas, fuselaje y la cola a imagen y semejanza de las aves e imitar su planeo con el nuevo invento. Fue este inventor quien acuñó y estudió las fuerzas que forman parte del vuelo de las nuevas aeronaves, el empuje, fuerza ascensional, resistencia al aire y el peso. Realizando investigaciones sobre la propul-sión, diseño estructural, aerodinámica, estabilidad y control de su nueva máquina voladora, el planeador, glider, en su lengua natal. 

16. Ilustración artística del primer aparato propulsado por vapor.

En 1848, John Stringfellow, fabricó el primer avión propulsado por vapor, con una envergadura de 3 metros, equipado con 2 hélices contra rotato-rias en una antigua factoría de Chard, en Somerset, Inglaterra. La primera prueba fue a puerta cerrada sin pasajero alguno, en la que voló, 3 metros, (10 pies), resultando dañado el aparato. La segunda intentona fue más exitosa, realizando un vuelo rectilíneo y nivelado de 27 metros, (30 yar-das), sin ocupantes. En 1868 tuvo lugar la primera  exhibición aérea  en el londinense Crystal Palace, donde fue agraciado con el premio de 100 Libras Esterlinas por la creación del aparato de vapor, cuya recreación ar-tística vemos más arriba al no existir fotografía alguna del evento.

17. Primer túnel de viento.

En 1871, Francis Wenham creó el primer túnel de viento de la historia, uti-lizando un ventilador propulsado por un motor de vapor para enviar aire por un tubo de 3,7 metros de largo, cuyo modelo estaba situado al final de éste. En 1857 el francés Félix Du Temple, desarrollo un monoplano con el tren de aterrizaje retráctil, realizando una prueba de vuelo tripu-lada con éxito en 1874. A lo largo del siglo XIX los ingenieros europeos de distintas nacionalidades fueron trabajando y mejorando las máquinas voladoras existentes. En la última década del siglo XIX, figuras claves de la aviación definieron el aeroplano moderno, a falta de un motor que le propulsara, basaron todas sus investigaciones en la estabilidad y vuelo de planeo, tales como Horatio Philips que realizó importantes investiga-ciones sobre aerodinámica en el túnel de viento, como llevó  cabo ante-riormente Cayley y Wenham. John Joseph Montgomery, desarrolló 3 pla-neadores para realizar estudios aerodinámicos, circulación del aire y em-puje en sus alas.

18. Planeador de Otto Lilienthal.

Sin embargo fue el alemán Otto Lilienthal, conocido como el “Rey del planeador”, con la publicación de su “Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst”, Birdflight as the Basis of Aviation, El Vuelo de las Aves co-mo Base de la Aviación,  por su traducción al castellano, considerado la obra más importante en la historia de la aviación. Produjo una serie de planeadores, uno de ellos imitando a los murciélagos. En 1891 fue el primero en realizar vuelos de sus distintos prototipos en una máquina más pesada que el aire, lo que despertó gran interés a nivel mundial en el desarrollo  de las alas modernas, ganándose el título de “el padre del vue-lo”. Después de él hubo muchos seguidores de distintas nacionalidades como los británicos Octave Chanute y Percy Pilcher, entre otros.

19. Box Kite de Lawrence Hargrave.

El Australiano Lawrence Hargrave fue el inventor de la box kite, la come-ta en forma de caja. En 1894 unió 4 cometas creando un tipo de biplano al que le añadió un asiento, realizando un vuelo de 4,9 metros, dando lu-gar al desarrollo del avión biplano. El norteamericano Samuel Pierpont Langley, antes de llegar a Secretario del Smithsonian Institution y des-pués de una exitosa carrera en astronomía, comenzó una investigación rigurosa sobre aerodinámica, en lo que en la actualidad es la Universidad de Pittsburgh. En 1891 publicó “Experiments in Aerodynamics”, Experi-mentos en Aerodinámica, donde lo apostaba todo en la consecución de estabilidad aerodinámica automática, pero con poco interés al control de vuelo.

20. Centro de pruebas de vuelo de Samuel Langley en el Rio Potomac.

El 6 de Mayo de 1896, su Aerodrome 5 realizó su primer vuelo motori-zado, sin piloto, catapultado desde su centro de pruebas del Potomac, que vemos más arriba. Ese día se realizaron dos vuelos, uno con un re-corrido de 1.005 metros y un segundo de 700 metros, a una velocidad aproximada de 40 km/h. El 28 de Noviembre, su Aerodrome 6, realizó un vuelo sin piloto de 1.460 metros, fotografiado por Alexander Graham Bell, como testigo. Después de los éxitos conseguidos con los dos últi-mos vuelos, comenzó a desarrollar aparatos capaces de transportar un piloto para realizar labores de reconocimiento aéreo, consiguiendo una subvención gubernamental de 50.000 Dólares  para desarrollarlo, debi-do al comienzo de la Guerra Hispano Norteamericana. Consiguiendo su objetivo el 18 de Junio de 1901 y con un motor mas potente en 1903.

21. Flyer de los Hermanos Wright.

Sin embargo, Orvile y Wilbur Wright, mundialmente conocidos como los hermanos Wright, el 17 de Diciembre de 1903 realizaron el primer vuelo motorizado controlado  de un aparato más pesado que el aire de 6 kiló-metros con su Flyer en Kitty Hawk, Carolina del Norte, cuya descripción vemos en la imagen superior, siendo considerados los padres de la avia-ción moderna. En 1904 presentaron el Flyer II y un año más tarde el Flyer III, introduciendo nuevas mejoras en cada uno de sus modelos, salidos de su propio túnel de viento, contribuyendo al desarrollo de la aeronáutica en distintas publicaciones técnicas de la época, incluso construyendo sus propias hélices.

22. Helicóptero experimental de Enrico Forlani.

En 1877 el ingeniero e inventor italiano Enrico Forlani desarrolló el primer helicóptero experimental, motorizado por una máquina de vapor. Se ele-vó a 13 metros de altura, permaneciendo 20 minutos en vuelo en un par-que, que fue bautizado como Parco Forlani en su honor, al igual que el aeropuerto milanés de Linate. El vuelo tripulado del primer helicóptero tuvo lugar en 1907 por el Breguet-Richet Gyroplane, seguido del Heli-cóptero Cornu, a finales del mismo año en la localidad francesa de Lisieux. Tan pronto como el aeroplano demostró que era capaz de des-plazarse en el aire sin dificultad, fue utilizado para fines militares. El pri-mer país en utilizarle fue Italia en la Guerra Italo-Turca, (Septiembre de 1911 a Octubre de 1912), realizando operaciones de reconocimiento aéreo, bombardeo y corrección de posiciones de la artillería en tierra, en vuelos sobre Libia.

23. Nieuport IV.

El Nieuport IV, mostrado arriba, podemos decir que fue el modelo como-dín, utilizado por todas las fuerzas aéreas europeas en las distintas gue-rras locales, como en la guerra de Africa Española, la de los Balcanes, 1912 -1913, etcétera, hasta el comienzo de la Primera Guerra Mundial, 1914 a 1918, desarrollando a partir de entonces aparatos más potentes por cada una de las naciones involucradas en el conflicto bélico con la aparición de las grandes compañías fabricantes de aviones, como Fok-ker, Junkers, Tupolev, Vickers, Avro, Dornier y los grandes fabricantes de motores, principalmente alemanas dado que fue el país que declaró la guerra al Mundo.

24. Coanda 1910.

El aparato arriba mostrado fue diseñado por el inventor rumano Henri Coanda. Fue un biplano poco convencional motorizado por un ventilador entubado, denominado por su inventor “turbo propulsor”, consistente en un motor de pistones que hacía girar un eje con aspas en el interior del tubo, movido por un soplador centrifugo, con gran parecido a las actuales turbinas en los aviones modernos, cuya imagen vemos más arriba, y el funcionamiento de su curioso motor en la inferior, siendo considerado como el primer reactor en la Historia de la Aviación.

25. Diagrama de funcionamiento del Coanda 1910.

Este singular aparato atrajo la atención de los curiosos en la Segunda Exhibición Aérea Internacional  celebrada  en París en Octubre de 1910. Al parecer su inventor realizó su primer vuelo en Diciembre del mismo año, con la fatalidad de que el prototipo se prendió fuego en el accidente ocurrido durante el aterrizaje.

26. Motor Armstrong Siddeley Jaguar.

En 1922 Armstrong Siddeley fabricó un motor radial de gasolina de 14 ci-lindros en doble fila, denominado Jaguar, con una potencia que oscilaba desde los 300 caballos en 1922, el Jaguar I, hasta el producido en 1928 de 450 caballos, conocido como Jaguar VIII. Desarrollado por la Royal Aircraft Factory, RAF.8, en el Reino Unido. Sus motores fueron instalados en modelos como los De Havilland DH.50, Giant Moth, Hyena, Fokker C.V/ D.XVI, Supermarine Nanok, Southampton y Vickers Velore, Vespa, Vimy, entre otros.

27. Motor Daimler de 6 cilindros en linea.

Los motores de combustión interna de 4, 5 y 6 cilindros en linea original-mente fueron los que propulsaron los automóviles, prácticamente desde su invención, que, además motorizaron las nuevas máquinas voladoras que fueron surgiendo, creando sus fabricantes departamentos especia-lizados para ellos, con creaciones, como el Daimler de 6 cilindros en linea que vemos en la imagen superior, Mercedes D.III, BMW IIIa, Isotta Fras-chini V.4 y el Siddeley Puma. La familia de los De Havilland Gipsy con los mismos números de cilindros indicados más arriba, además de los mode-los invertidos fueron los que motorizaron la gran mayoría de  los aparatos de la Primera Guerra Mundial y el periodo de entreguerras, 1918 a 1936, surgiendo nuevos constructores por países, como Menasco y Fairchild-Ranger en los EE.UU, Renault en Francia y Walter en Checoslovaquia, entre otros.

28. Esquema de diferentes tipos de motores.

El primer motor bicilindrico en V fue diseñado por Wilhelm Maybach en 1889, utilizado en el automóvil Daimler Stahlradwagen. El primer 8 cilin-dros en V fue producido en 1903 por León Levavasseur para la propul-sión de aviones y barcos de competición. Entre 1920 y 1930 se produje-ron  los denominados motores invertidos, donde el cigüeñal se encuen-tra en la parte superior y las cabezas de los cilindros en la inferior. Las ventajas fueron una mayor visibilidad para el piloto en monomotores, mayor empuje de la aeronave y mayor distancia de la pala de la hélice al suelo, llegándose a producir hasta motores de 12 cilindros.

29. Diagrama de funcionamiento de un motor radial.

El Motor radial, es un motor de combustión interna cuyos cilindros se encuentran en posición circular con un cigüeñal central que gira y les hace moverse, también se le conoce como, motor de tipo estrella. Esta configuración fue utilizada ampliamente antes de la llegada de la turbina de gas. El orden de encendido de cada uno de los cilindros viene deter-minado  por el fabricante. Por ejemplo el de un 5 cilindros sería 1,3,5,2,4 y nueva repetición. El  orden de encendido de la imagen superior se en-cuentra situado a la derecha del diagrama. Entre los que hicieron historia tropezamos, con el motor tricilíndico Anzani que propulsó el Bleriot XI, pilotado por Louis Bleriot, su inventor en el cruce del Canal de la Mancha, el 25 de Julio de 1909. Desde 1909 a 1919, este propulsor fue perdiendo fuerza a favor del Rotativo.

30. Diagrama de funcionamiento de un motor rotativo.

El motor rotativo es básicamente uno radial, pero en este caso el ci-güeñal se encuentra anclado en la estructura del aparato, de tal forma que éste y los cilindros giran al unísono, mientras que la hélice está fijada al motor directamente, tal y como podemos ver en el diagrama superior. Su principal ventaja es el flujo de aire constante que recibe de las palas de las hélices y como consecuencia una refrigeración por aire de forma natural, especialmente a bajas velocidades. El primer ejemplar fue el Gnome Omega, diseñado por los hermanos Seguin, realizando su vuelo inaugural en 1909.

31. Funcionamiento de un motor Wankel.

El motor wankel es un motor rotativo, refrigerado por agua, con la mitad de peso y volumen, pero con una excelente relación peso/potencia, esen-cial para motores de aviación y no tan complejo como los de cuatro tiem-pos. Este motor, tiene un bloque de aluminio, un rotor de acero a modo de pistón que gira en su interior, con una bujía, donde salta la chispa, una válvula de admisión y una de escape, tal y como vemos en la fotografía superior. La mayor ventaja de este propulsor es que el aluminio se expan-de con mayor facilidad y no se agarrota por el sobre calentamiento, como los motores convencionales. Fueron desarrollados al final de la Segunda Guerra Mundial, pero no tuvieron éxito en el mundo de la aviación, ya que fueron eclipsados por la llegada del reactor. La marca automovilística Mazda utilizó esta motorización en algunos deportivos y Citroën desa-rrollo el RE-2 para propulsar  un helicóptero en 1970.

32. Heinkel He 178. El primer reactor de la historia.

El primer reactor de la historia de la aviación fue el Heinkel He 178, cuya foto del inventor, propulsor, su plano y aparato en el que fue instalado, ve-mos en la imagen superior. Alzó el vuelo por primera vez en 1939, pilota-do por Erich Warsitz, seguido por el primer caza operativo del mundo, el Messerschmitt Me 262 en Julio de 1942, y el primer bombardero, tam-bién alemán el Arado Ar 234, aparecido en Junio de 1943. 

33. Reactores alemanes en la Segunda Guerra Mundial.

oEs más que evidente que la ingeniería alemana jugó un papel predomi-nante en la creación y desarrollo de los reactores, bombarderos y bom-bas volantes, no tripuladas, como el Fieseler Fi 103, más conocidas como las V1 y las mejoradas V2, como los actuales drones, encargadas del bombardeo intensivo de la ciudad de Londres al final de la Guerra, tal y como vemos en la imagen superior. Además del desarrollo avanzado de la bomba de hidrógeno en los fiordos noruegos, cuyas instalaciones fueron destruidas gracias al escuadrón 633, integrado por el extraordi-nario De Havilland Mosquito, con estructura de madera, desapareciendo éste  en el ataque, tal y como podemos ver en la película del mismo nom-bre.

34. Gloster-Whittle E28/39, primer reactor británico y su inventor.

Sir Frank Whittle, fue el inventor del primer reactor británico, instalado en el Gloster E28/39, primer caza británico de la historia, tal y como ve-mos en la fotografía superior. Realizó su vuelo inaugural el 8 de Mayo de 1941. Los ingenieros alemanes y británicos desarrollaron sus reactores casi al mismo tiempo.

35. Lockheed  L1049, Superconstellation de 1950.

El vuelo del primer caza operativo para la Royal Air Force (RAF), fue el Gloster Meteor, realizando su vuelo inaugural el 5 de Marzo de 1943, entrando en acción, al final de la Guerra, como todos los modelos ale-manes. Fue al final de ésta cuando la aviación comercial tuvo su gran auge, con la conversión de bombarderos o de transporte de tropas, co-mo el bimotor americano DC-3, con la creación de cuatrimotores a héli-ces como los DC-6, DC-7, (Douglas Commercial), Lockheed L 1049 Su-per Constellation, entre otros, como vemos en la imagen superior.

36. Bombardero húngaro Varga RMI-1X/H.

El primer turbo hélice de la historia, fue diseñado por el ingeniero hún-garo György Jendrassik en 1928, fue patentado el 12 de Marzo de 1929. En 1938 se construyó un modelo experimental a escala reducida de 100 caballos. El modelo a tamaño natural, el Jendrassik Cs-1, con una poten-cia de 1.000 caballos fue producido y probado en los talleres Ganz en Budapest, entre 1937 y 1941 e instalados en el bombardero húngaro Var-ga RMI-1X/H de la Segunda Guerra Mundial, cuya estampa vemos en la fotografía anterior.

37. Funcionamiento de un turbo hélice.

Un turboprop, o turbo hélice, es básicamente una turbina de gas que mueve una hélice. Tal y como vemos en el esquema superior, consta de una hélice, una caja de cambios una toma de aire, un compresor, una cámara de combustión, una turbina y finalmente una salida para los gases de escape. El aire entra por la toma del aire, situada detrás de la hélice, se comprime, el combustible se inyecta pulverizado en la cámara de combustión, la turbina  comprime la mezcla, generando la potencia necesaria para la propulsión del aparato y el movimiento de los genera-dores eléctricos para la iluminación, aire acondicionado y otros sistemas eléctricos de la aeronave, liberando los gases a través de los tubos de escape.

38. Diferencias entre un turbo ventilador, arriba y un turbo hélice, abajo.

La principal diferencia entre un turbo reactor, turbo ventilador y un turbo hélice, es que los gases de escape en el último, no generan suficiente po-tencia  para mover la aeronave, dado que toda la fuerza se genera por el giro de la hélice, situada en la parte frontal, tal y como podemos obser-var en el esquema superior. Los turbo hélices son más eficientes en vue-los a baja velocidad, alrededor de 725 km/h, porque la velocidad de giro de la hélice y la expulsión de los gases es relativamente baja en compa-ración con los turbo ventiladores. Los modernos turbo hélices pueden realizar despegues y aterrizajes más cortos, debidos a su relación peso-potencia que los de pistones y por supuesto que los reactores regiona-les, consumiendo además  2/3 menos combustible que estos últimos.

39. CRJ-1000 reactor regional de Iberia/Air Nostrum.

Generalmente los turbo hélices se utilizan en aparatos pequeños priva-dos como el Cessna Caravan, Piper Meridian, Beechcraft King Air, Embraer EMB 120 Brasilia o Pilatus PC-12. También han motorizado aparatos comerciales, como el Fokker 27, De Havilland Canada DH-6 Twin Otter, Dash-8-100/200/300, BA Jetstream, Saab 2000, Dornier 328 y los más modernos, ATR 42/72 y Bombardier Q400.

40. Airbus 400M de la Fuerza Aérea Española.

Debido a la posibilidad de realizar aterrizajes y despegues en pistas cor-tas y sin preparar, la mayoría de las aeronaves militares, equipadas con alas altas, son las candidatas a la instalación de estas plantas motrices, propulsando aeronaves tan modernas como el Airbus A-400M, de distin-tas fuerzas aéreas, propulsado por el Europrop. TP400, con una potencia unitaria de 8.200 kW, el turbo-hélice más potente y moderno fabricado en la actualidad. Modelos como el Lockheed Hercules C-130 en sus dis-tintas versiones, CASA C-295 entre otros. Aunque son los aparatos mili-tares rusos los que más han utilizado este tipo de motorización incluso con hélices contra-rotatorias, como el Tupolev Tu-114, Tu-95, propul-sado por Kuznetov NK-12, segundo motor más potente del mundo. 

41. Tupolev Tu-95.

Los fabricantes más importantes de estos propulsores son: General Electric con el CT7-5A/CT7-9, series H80 y T64-P4D, Honeywell con el TPE 331/LTP101-700, el fabricante chino DEMC, (Donegan Engine Ma-nufacturing Company) con su WJ5E, los rusos KKBM con su NK-12MV, Progress con su TV3-117VMA-SB2, Klimov con su TV7-117S, los ucra-nianos Ivchenko Progress AI20M/AI24T, Pratt & Whitney Canada PT-6/PW120/121/123C/D/126C/D/127/150A, Rolls-Royce Dart Mk 536, Tyne 21/250-B17,Allison T56, AE2100A/J/D2,D3 y los franceses Turbomeca Arrias 1D/2F entre otros.

42. Propulsor turboshaft.

El propulsor turboshaft, es básicamente un reactor con un eje de trans-misión, capaz de mover las aspas de un helicóptero, también utilizados en las  APU, (Auxilliary Power Unit) de las aeronaves, tanques, las hélices en los yates, barcos y en las aspas de los hovercrafts entre otros apara-tos. Utilizados en tareas, proporcionando mucha  y continuada potencia, pero más ligeros que las turbinas de gas. Consta de dos partes. El gene-rador, integrado por el compresor, las cámaras de combustión  y las to-beras de escape, o sea, la turbina en sí y la sección de la potencia, por la que la fuerza del reactor se trasmite a través de un sistema de engrana-jes a través de un tipo de caja de cambios que mueve las aspas de los he-licópteros, hovercrafts, hélices de los barcos y la caja de cambios de to-dos los automóviles que utilizamos. Inventada por el francés Louis Re-nault, fundador de la misma marca de automóviles.

43. Esquema de funcionamiento de la transmisión a las aspas de un helicóptero.

Los helicópteros modernos disponen de 2 ó 3 propulsores. El soviético Mil Mi-26, monta 2 Lotarev D-136, con una potencia unitaria de 10.000 kW en despegue y 8.500 kW en vuelo estacionario. El norteamericano Sikorsky CH-53E Super Stallion, está propulsado por 2 General Electric T64, con una potencia unitaria de entre 2.300 y 2.500 kW, según ver-sión. Un ejemplo atípico de este tipo de motorización es el Pratt & Whit-ney F135, montado en el STOVL Lockheed F-35B Lightning II, que en modo convencional funciona como un turbo ventilador, excepto cuando entra en funcionamiento la función de despegue vertical de Rolls-Royce, se convierte temporalmente en un turboshaft, enviando 29.000 caballos de potencia al eje para el giro de la tobera posterior.

44. Dibujo diseccionado del F-35B Lightning II.

La primera turbina instalada en un vehículo militar fue la GT101, basada en el turborreactor BMW 003 y probada en el tanque alemán Panther, a mediados de 1944 y en el caza de la misma nacionalidad, el Heinkel He-162A, realizando su vuelo inaugural el 6 de Diciembre de 1944, pero sin haber entrado en combate, dado que fue retirado en Mayo de 1945 y posteriormente trasladado a EE.UU. para realizar pruebas de vuelo por los ingenieros alemanes capturados al final de la Segunda Guerra Mun-dial.

45. Heinkel He-162.

El primer propulsor de este estilo fabricado como rotor de un helicóptero fue construido por la francesa Turbomeca, diseñado en 1948, con una potencia de 100 caballos, utilizada originalmente como una APU, (Auxi-lliary Power Unit), siendo adaptada e instalada una versión mejorada de 280 caballos en el helicóptero Aérospatiale Alouette II y posteriormente en nuevos modelos. Boeing diseñó su T50 para el modelo experimental Kaman K-225.

46. Helicóptero experimental norteamericano Kaman 225.

Instalado el 11 de Diciembre de 1951, en el modelo experimental estado-unidense que vemos en la imagen superior. Este tipo de propulsor ha mo-torizado el tanque soviético T-80 en 1976 y desde 1980 el ejército norte-americano lo instaló en sus tanques M1 Abrams, al igual que el tanque sueco, Stridsvagn 103. La gran ventaja es que utilizan cualquier tipo de combustible, gasolina, diesel y de aviación, aunque el consumo es más elevado que cualquier motor convencional. Todos ellos están equipados, además, con motores diesel de cuatro tiempos. 

47. Esquema de funcionamiento de un turbo reactor.

El turbojet o turborreactor, es un motor a reacción con una toma de aire en su parte frontal con palas giratorias conectadas a un eje, una zona de compresión del aire integrado por palas fijas y giratorias que envían el aire comprimido a la cámara de combustión donde se mezcla con el com-bustible, cuyo aire caliente se envía a la turbina, integrada por varios ála-bes giratorios, refrigerados por aire o agua, que se convierte en energia mecánica, cuyos gases son expulsados al exterior por las toberas  y mue-ve el compresor, tal y como vemos en la imagen 47

48. Bombardero North American XB-70 Valkyrie.

Han sido ampliamente utilizados por cazas militares como el MiG-25, ca-zas de 4ª generación como el F-111, Hawker Siddeley Harrier,  y posterio-res como los turbo ventiladores de bajo baipás, con la utilización de los pos-quemadores instalados en aviones supersónicos espías como el Lockheed SR-71 Blackbird y en el también bombardero supersónico ex-perimental North American XB-70 Valkyrie, como el que vemos en la fotografía superior.

49. Motor Olympus 593.

Este tipo de motor fue el propulsor de los 2 únicos aviones supersónicos comerciales del mundo. El franco-británico Concorde con su Olympus 593, fruto de la colaboración de los fabricantes de la misma nacionali-dad,  Rolls-Royce y Snecma, derivado del Bristol Siddeley Olympus 22R y del soviético Tupolev Tu-144, propulsado por el Kuznetsov NK-144, am-bos con pos-quemadores.  El motor anglo-británico desarrollaba una po-tencia de 160 kN en 1966. Las palas del compresor y su eje eran de tita-nio y una aleación de níquel conformaban las partes más calientes de la turbina, con una duración de 25.000 horas de vuelo para los componen-tes de la planta motriz, excepto para el compresor y sus palas que eran de 10.000. Las tomas de aire eran de geometría variable, según las dis-tintas fases de vuelo, tal y como vemos en la imagen superior e inferior.

50. Tomas de aire variables del Concorde.

Esta Planta motriz ha sido la encargada de haber propulsado la totalidad de los aparatos desde la aparición del reactor, en modelos tan importan-tes como los cuatrimotores, Boeing B-707, Mc Donnell Douglas DC-8, en todas sus series, Convair 880/990, Vickers VC-10, los trimotores, Haw-ker Siddeley Trident 1-3, Boeing B-727, los bimotores, Boeing B-737 en todas sus series, los Mc Donnell Douglas DC-9, MD-70/80/90, British Aircraft Corporation BAC-1-11, los Fokker 28/100 e infinidad de aparatos militares tanto cazas como de transporte, y responsables de la creación de la industria de la aviación comercial desde el final de la Guerra hasta nuestros días, donde no dejan de aparecer nuevas compañías en los distintos países del mundo, la mayoría de ellas de bajo coste. En los primeros modelos de la lista se utilizó la inyección de agua y/o metanol para aumentar la potencia en los despegues, especialmente en aero-puertos de mucha altitud o de mucho calor donde la densidad del aire es más reducida, hasta la aparición de los pos-quemadores, instalados en los 2 aparatos supersónicos, habiendo sido utilizados frecuentemente en la aviación militar. Entre los principales fabricantes se encuentran Pratt & Whitney, General Electric, Rolls-Royce, De Havilland entre otros. 

51. Diferencias de funcionamiento entre un turbo reactor y un turbo ventilador.

Un turbofan, fanjet o turbo ventilador, en castellano, es un reactor que absorbe aire, es utilizado en la propulsión de la mayoría de las aeronaves del planeta, tanto civiles como militares. Es una mezcla del turbo reactor, más un ventilador entubado que envía aire forzado a la cámara de com-bustión y posteriormente a la turbina, tal y como vemos en el diagrama anterior y la comparativa con el turborreactor en la parte superior. La re-lación del flujo de aire que circula en el interior del motor y la que llega al núcleo del motor, se conoce como bypass ratio. Así en la relación 10:1, significa que por cada 10 kilos de aire que absorbe la turbina, llega 1 kg al corazón del motor. Existen 2 tipos de turbinas, según el flujo del aire en su interior, las Low-bypass y las High-bypass, las primeras son las más utilizadas en los aparatos militares más modernos, porque permiten la instalación de pos-quemadores, que permiten un despegue y un ascenso más corto, mientras que las segundas se instalan en los aparatos comer-ciales. 

52. Funcionamiento de un pos-quemador.

Los afterburners o pos-quemadores, es una combustión adicional de los gases, mediante la inyección de combustible en la cámara de combus-tión, tal y como vemos en el diagrama superior. Pueden ser instalados tanto en los turborreactores, generalmente cazas y aparatos militares de transporte, y los 2 supersónicos civiles, Concorde y Tu-144, mientras que la instalación en los turboventiladores queda reservada para los cazas y bombarderos supersónicos militares más modernos y los posibles nue-vos diseños de aeronaves supersónicas civiles.

53. Turboventilador General Electric GE9 X.

La creación del turboventilador se debe al importante ahorro de com-bustible y el mejor aprovechamiento de éste al reducir la velocidad de salida los gases  en comparación con el turborreactor, del cual procede. Esta motorización es más potente, silenciosa y eficaz que cualquier turbo reactor, dado que en el interior de la góndola que cubre las turbinas cuen-tan con un material especifico para la reducción del ruido, y emisiones de CO2, cuyas restricciones son más estrictas cada año debido al deterioro del clima en el planeta, incluyendo los chevrones de los modelos de Boeing, instalados en los B-747-8I/F, B-787/8/9, B-737-8/9/10 Max y en el nuevo B-777X o los nuevos conos de las toberas de todos los modelos de Airbus, tal y como vemos en la imagen inferior.

54. Diferentes tipos de toberas instaladas en las modernas aeronaves comerciales.

Los fabricantes más importantes son los mismos que comenzaron con la fabricación de los turborreactores pero adaptados a las necesidades actuales entre los que se encuentran Pratt & Whitney, General Electric con el turbo ventilador más grande y potente del mercado el GE9X, co-mo podemos ver en la imagen 52, sirva como curiosidad que el diámetro de su entrada de aire es tan grande como el diámetro del fuselaje del Boeing B-737 Max, tal y como vemos en el fotomontaje inferior, insta-lado en el Boeing B-777 y B-777X.

55. Comparativa del tamaño de la toma de aire del GE90/9X.

Otros fabricantes importantes son AVCO-Lycoming, que motorizó el British Aerospace 146, Honeywell Aerospace,  instalados en aparatos y helicópteros desde 1950 hasta en la actualidad, Rolls-Royce, con su RB211 instalado en exclusiva en todos los Lockheed TriStar, el modelo Trent 900, instalado en el Airbus 380, el Trent 1000, montado en Boeing B-787 Dreamliner, el Trent XWB, con distintas versiones instalado en los Airbus A-350 XWB. Los rusos Aviadvigatel PD-14, montados en los Irkut MC-21. 

56. Turbo-ventilador Rolls-Royce Trent XWB

Los PS-90 instalados en el Ilyushin Il-96/76 y los Tupolev Tu-204, los General Electric CF6, montados en los Airbus A-310, Boeing B-747 y Mc Donnell Douglas DC-10, el PowerJet SaM146, instalado en aparato ruso Sukhoi Superjet 100 y los consorcios europeos y americanos como CFM International con el CFM56, conocido como Safran Aircraft Engine y GE Aerospace, instalados en los Airbus A-320 y en los Boeing B-737 Max y Engine Alliance con el GP7000 instalados en el Airbus A-380, asocia-ción de riesgo compartido entre General Electric y Pratt & Whitney.

57. Propfan.

El propfan, también conocido como, open rotor engine u open fan engi-ne, motor de rotor abierto o motor de ventilador abierto, en castellano, es una combinación de los turboventiladores y turbohélices, con hélices curvadas contrarrotatorias situadas en la parte posterior, aunque hay modelos cuyas aspas del ventilador  están situadas en la parte frontal. Este tipo de propulsor combina la velocidad de los turboventiladores y la eficiencia de los turbohélices especialmente a velocidades subsónicas, son también denominados como UHB turbofan, (Ultra High Bypass). Los principales fabricantes son General Electric con su GE36/UDF, el PW- Allison 578-DX. Instalado en el Mc Donnell Douglas MD-90, como vemos más abajo.

58. Propfan instalado en un MD-90 de pruebas.

El desarrollo de esta nueva motorización, comenzó en 1970 en Hamilton Standard, fabricante norteamericano de hélices. En 1982 la prestigiosa revista Flight International la definió como ¨un motor de hélice de 8 ó 10 palas contrarrotatorias, que alcanzaban una velocidad de entre 720 y 890 kilómetros hora¨. Con la crisis del petróleo de 1973, el interés por esta nueva planta motriz, aumentó considerablemente, por lo que la NASA, (National Aeronautics and Space Administration), comenzó a hacer pruebas de vuelo bajo el programa denominado PTA, (Propfan Test Assessment), para lo cual se escogieron dos aeronaves, un Gulf-stream II y un Mc Donnell Douglas MD-80/90.Hubo varios intentos de equipar aparatos como los ATR 42/72, Casa CN-295, con los PW-Allison 501-M80E, los rusos Tupolev Tu-334, Ilyushin Il-18, Ilyushin Il-88, Anto-nov An-12 con los Progress y Kuznetsov de distintas series y potencias, pero el principal inconveniente era el elevado ruido tanto en el exterior como en el interior de la cabina.

59. Banco de pruebas de un propfan en un Airbus A-380.

En la primera década del Siglo XXI, con el precio del combustible en aumento y la reducción de emisiones, se consideró la instalación de esta motorización en los nuevos diseños, como el Boeing B-787 Dreamliner y el Airbus A-350 XWB, (eXtra Wide Body). En 2008, la Unión Europea  promovió la creación de un nuevo motor de rotor abierto  por parte de Safran, empresa de código compartido con GE Aerospace y CFM Inter-national instalado en un Airbus A-380 como vemos en la imagen supe-rior, con nuevo diseño de las sujeciones a las alas, mejora en el diseño y materiales de las palas utilizando titanio, fibra de vidrio y carbono para  cumplir con las estrictas medidas de emisiones y ruido medioambiental, y por supuesto con el tan deseado ahorro de combustible.

60. Motor cohete que lanzó la misión Apollo 11 a la Luna.

El rocket  engine, o, motor cohete, es un motor a reacción que produce empuje según la tercera ley de Newton, principio de acción y reacción, que dice lo siguiente: “A toda acción le corresponde una reacción igual pero en sentido contrario«: lo que quiere decir que las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto”. En comparación con otras motorizaciones descritas más arriba, son mucho más ligeros y disponen de un empuje mayor, su combustible ideal es el hidrógeno, el más ligero de los elementos.

61. Motor cohete de combustible sólido.

Existen distintos tipos de motor cohete:

Los Térmicos, que utilizan la propulsión electro-térmica  o  nuclear, mediante la utilización de un propelente inerte.

Los Químicos, mediante el proceso exotérmico, consistente en la liberación de energía hacia el exterior en forma de calor o energia lumínica.

Los de Combustible sólido, como el mostrado en la imagen superior, como nitrato de amonio, perclorato de amonio o nitrato de potasio.

Los de Combustibles líquidos, como el queroseno, hidrógeno, helio, incluso metano, generalmente utilizados en las misiones Apollo y anteriores, tanto por los  EE. UU, como Rusia.

62. Motor cohete por absorción de aire.

Los Híbridos, incluyendo cualquier combustible  anterior, pero utilizando un agente oxidante.

Los Mono-propelentes, que utilizan tan solo un único combustible propulsor, como el peróxido de hidrógeno o la hidrazina.

El SABRE, (Synergetic Air-Breathing Rocket Engine), para ser utilizado dentro de la atmósfera terrestre dado que necesita flujo de aire para su funcionamiento, cuyo esquema vemos en la fotografía superior. Cualquier cohete, lanzadera espacial, misil ó misil balístico intercon-tinental, nuclear o no utiliza cualquiera de los sistemas de propulsión arriba mencionados.

63. Numeración de los motores.

La numeración de los motores de aviación son siempre de izquierda a derecha, tal y como vemos en la imagen superior, lo mismo que el control de gases en la cabina de vuelo tal y como vemos en la imagen de la foto-grafía número 2.

No se incluyen las potencias de las distintas motorizaciones para evitar duplicidades con las indicadas en cada una de las entradas correspon-dientes a cada una de las aeronaves descritas en este blog.

NOTA: Blog sin ánimo de lucro para la divulgación e información de aeronaves comerciales. Toda la informa-ción y las fotografías incluidas proceden de distintas fuentes, como Airlines.net, Jet Photos, Airbus, Boeing, otros fabricantes, etc, obtenidas todas ellas de internet.