Cómo frena un avión parte 1: La reversa Casi todos los aviones comerciales, tanto de reacción como turbohélices, tienen instalado un sistema de inversión del empuje que permite disminuir la distancia de aterrizaje. Los sistemas de inversión del empuje “Thrust Reversers” (coloquialmente denominados “reversas” en castellano) funcionan redireccionando el empuje hacia delante en el momento en que el avión ya está en tierra. Esto se consigue en los motores turbofan redireccionando el aire del by-pass hacia delante y/o el chorro caliente hacia delante. Existen diferentes tipos: Clamshell Bucket doors Cascades Petales En los motores turbohélice cambiando el paso de las palas de la hélice hacia una ángulo negativo, de forma que el aire es lanzado hacia delante.
“Clamshell” o de “concha de almeja”
Una valva cierra directamente la salida y otra la redirige con una componente hacia delante. Es un sistema mecánicamente complejo. Se puede ver en alguno aviones militares, en motores turborreactores puros o turbofan de muy baja relación de derivación. “Bucket Doors” o de “cangilones”
Salen una placas que plegadas forman parte de la tobera e interfieren con el chorro caliente y frío deflectándolo con una componente hacia delante. El mecanismo es más sencillo que el sistema anterior aunque la efectividad puede ser algo menor ya que el chorro se deflecta hacia los lados con un componente hacia delante bastante pequeña. Pero es esta componente hacia delante la que genera el efecto de frenado. Se utiliza en aviones civiles con motores turbofan de baja relación de derivación o donde el flujo frío descarga en la misma zona que el chorro caliente (típicamente el JT8), y para deflectar el chorro caliente (en conjunción con “cascadas” para deflectar el chorro frío). “Cascades”
Denominadas coloquialmente “Cascadas”. Se utilizan para deflectar el chorro frío del fan. Unas persianas bloquea el chorro hacia atrás. Se abren unas ranuras en los laterales al mover hacia atrás la carcasa externa de la salida del fan, por el que sale el chorro frío dirigido hacia delante a través de u nas persianas orientadas
“Petales”
Similar a las Cascadas para deflectar el chorro frío, pero las ranuras quedan cerradas por unos pétalos que se abren hacia el exterior. Los pétalos redirigen el chorro frío con una componente hacia delante
TECNOLOGÍA DE FRENADO EN LOS AVIONES Al posarse sobre la pista, el avión se detiene tras recorrer un espacio que puede alcanzar los 3 Km. Pero, ¿qué es lo que hace que una gran masa con una gran velocidad (y por tanto, una gran inercia), se detenga?. Las respuestas se encuentran en el tren de aterrizaje, las alas y los motores.
Frenado de ruedas: como ya hemos visto, el émbolo de un sistema hidráulico hace que dos zapatas ejerzan una enorme presión sobre los discos de frenos o brakes. El trabajo por rozamiento es enorme y, de esta forma, la energía cinética se transforma pos completo en energía térmica (energía por rozamiento en forma de calor).
Frenado de alas: en las alas, los spoilers y en menor medida los slats y los flaps, intervienen en la fase de freno. La reducción de velocidad también se basa en el rozamiento, en este caso con el aire. La velocidad de ascenso (Vy) es cero, y la Vx se va reduciendo, puesto que aumenta la superficie vertical del ala (perpendicular a Vx), lo que se traduce en una mayor resistencia. Esto sólo ocurre al aterrizar contra el viento, requisito fundamental en todo aterrizaje. De lo contrario, estas superficies harían ganar mayor velocidad.
Frenado de motores o reversas: Es quizás la parte más sencilla de entender, aunque la más efectiva. Consta de 4 sistemas diferentes.
Reversa por clamshell o "concha de almeja" (1): justo detrás de la tobera de salida se abren dos piezas a modo de pantalla, que hacen desviar el aire con el mismo ángulo de incidencia. Ahora toda la fuerza destinada a la propulsión del avión es cambiada de sentido. Ahora existe una velocidad negativa que trata de vencer a una velocidad positiva que sólo se mantiene por la inercia.
Clamshell desactivado en el motor de un MD-87 de Spanair.
Clamshell activado durante el freno del mismo MD-87.
Reversa por rejilla interna (2): Este sistema de reversa es inapreciable exteriormente. Dentro del motor, una rejilla (abierta por el exterior) se desplaza hacia atrás, bloqueando la salida de aire, y haciendo que este se redirija en un pronunciado ángulo hacia delante, saliendo el aire fuera. El efecto logrado es similar al clamshell.
El hueco de salida de aire (zonas metalizadas) está siempre abierto, pero sólo deja pasar aire cuando el mecanismo interno se activa, algo inapreciable. En este caso, vemos el sistema en un motor Rolls-Royce Spey en un BAC One -eleven
de las aerolíneas británicas expuesto en un museo. El alargamiento posterior es un silenciador (mezclador de gases), necesario por el ruido causado por la mezcla y expansión del aire que entra.
Reversa por rejilla externa (prolongación de la carcasa)(3): el mecanismo es similar al anterior, pero la rejilla de salida sólo es visible cuando el sistema de b loqueo se desplaza. La envoltura trasera del motor se desplaza hacia atrás, bloqueando el flujo de aire del motor, que rebota y sale hacia delante por la rejilla ahora aparecida. Es un sistema seguro y muy eficaz ya que el ángulo de salida es muy escaso, lo que evita la neutralidad de salida del aire (la salida es neutra cuando es perpendicular a la inercia).
Rejilla externa en reposo en un A320 de Spanair.
Rejilla abierta en otro A320 de Spanair. Nótese cómo se ha desplazado. Por el hueco sale el aire creando una velocidad de sentido contrario a la inercia. Reversa por pétalos: muy similar al anterior, cambia la rejilla por unas compuertas que generan poco ángulo. Ideal para motores de potencia media.
Motor de un A320 de Vueling sin la reversa.
Pétalos activados en otro A320 de Vueling.
o
Reversa en los motores turbohélice: Los a viones propulsados por hélice y turbohélice poseen un diferente tipo d e inversión de empuje. Las hélices cuentan con diferentes inclinaciones en sus palas, lo que se conoce como "paso de la hélice". El paso se caracteriza por un determinado ángulo. Una hélice cuyas palas son paralelas o perpendiculares a las alas del avión, no desvían el aire hacia ningún sitio, sólo lo "baten". Por ello, tienen un determinado ángulo que hace que al girar, se desvíe el aire hacia atrás. Para poner la reversa, el paso se invierte, es decir, que las palas de la hélice giran 90º con respecto a su orientación normal. Al tener un ángulo inverso, el aire se propulsa en sentido contrario. El empuje se aprovecha al 100%. Esta es la principal razón por la cual un avión de hélices frena en muy poco espacio.
Ejemplo de inclinación que no proporciona empuje (perpendicular a las alas).
