Piensa en Binario: La ciencia del despegue de un avión

Hacía mucho rato que no hablaba un poco de aviación y ciertamente ya me hacía falta. En esta oportunidad les contaré un poco ¿qué se necesita para despegar un avión? con algunos tips para practicar en Flight Simulator X. Por supuesto, recordemos que aquí hablo en lenguaje muy sencillo, no soy un profesional de la aviación y sólo abordaremos aspectos básicos.

Para empezar una pregunta tonta pero muy válida: ¿Por qué vuela un avión? ¿Qué hace que vuelen cientos de toneladas de aluminio por los aires con tanta gracia y espectacularidad?. El concepto básico es el que aire actúa de la misma forma que el agua, por lo cual, es posible lograr sustentarse en el mismo logrando hacer pasar un flujo constante a través de una superficie.

La respuesta larga es algo más complicada, ya que el corte de un ala de avión está específicamente diseñada para generar un área de baja presión sobre el ala y un área de alta presión bajo el ala. La diferencia de presiones hace que la misma se eleve. [1]

Ahora bien, debemos considerar cientos de variables para despegar un avión pero las básicas (y mínimas) son:

Tamaño y peso del avión.
Largo de la pista.
Velocidades de referencia.
Condiciones climáticas.

Consideremos los Jet comerciales que solemos ver a diario. El peso es quizás el aspecto más importante, de acuerdo a él, estableceremos la configuración más adecuada para el despegue. De acuerdo a la cantidad de pasajeros, carga y combustible que llevemos en nuestro avión obtendremos el peso total del avión (Gross Weight - por sus siglas en Inglés).

Todos los aviones por diseño tienen un peso máximo al despegue (MTOW - Maximum Take Off Weight) que debemos ser cuidadosos de nunca exceder.

El segundo aspecto a considerar es el largo de la pista ¿Qué tanto podremos "carretear" con nuestro avión antes de hacer el decolaje? Teniendo en mente éste dato procedemos a calcular las velocidades de referencia. Las velocidades de referencia son los puntos en los que el piloto maniobra su avión para tomar vuelo. Si no se alcanza con la suficiente prontitud éstas velocidades se debe abortar el despegue.

V1: Es la primera velocidad a chequear.
Vr: Velocidad de rotación. En este punto el piloto levanta suavamente la nariz del avión.
V2: A ésta velocidad las llantas traseras del avión se despegan del suelo y comenzamos a volar.

Las velocidades de referencia también se calculan teniendo en cuenta la disposición de los flaps. Los flaps son unas "extensiones" del ala cuyo propósito es precisamente aumentar la superficie de sustentación del avión. Durante el despegue suelen usarse uno o dos niveles de los flaps, en tanto que en el aterrizaje suelen extenderse completamente.

Así nuestro avión nos dirá por ejemplo qué velocidad debe alcanzar el avión si nuestro peso es X y nuestros flaps están en posición Y. Como nos muestra la siguiente tabla:

Ahora el trabajo de los pilotos consiste en averiguar si el empuje generado por los motores es suficiente para propulsar el avión logrando tomar vuelo antes que se nos termine la pista.

Las computadores a bordo del avión (FMC Fligth Management Computer) ayudan al piloto en éstos cálculos automatizando casi todo el proceso. Por supuesto además de la configuración de despegue, el avión también se configura en caso de abortar el despegue, por ejemplo, los frenos se ajustan en un modo llamado RTO (Rejected Take Off) (Prácticamente al máximo) y el freno de aire (speed brakes) en posición "Armed" (armados). Así, si el piloto ve que se está quedando corto automáticamente aborta el despegue y el avión procede a detenerse súbitamente.

Por supuesto no podía terminar el post sin compartir dos videos (disfrútenlos):

El primero es lo que se llama "Short Take Off" que básicamente es un despegue en la que la pista es lo justo para despegar el avión aún cuando éste se encuentra en su máxima configuración para levantar vuelo lo antes posible. Por supuesto no son comunes y no dan margen de error.

Recuerda que lo "normal" es que un avión despegue máximo en las primeras tres cuartas partes de la pista así, al menos tiene un cuarto de la misma para detenerse en caso de abortar.

Y éste segundo video es una joya y demuestra ¿qué sucede cuando se aborta un despegue demasiado tarde -a mi juicio-? (Aún desconozco por qué el piloto abortó el despegue y sus consecuencias posteriores).