martes, 17 de agosto de 2010

Qué hace un avión al quedarse sin motores.

Hace algún tiempo estaba hablando con unos amigos del volcán islandés de nombre impronunciable y comentábamos el hecho de que las cenizas podían dañar los motores de los aviones. Alguien preguntó sobre que pasaba en un avión cuando fallan los motores y eso es lo que quiero contar: procedimiento de emergencia de fallo de motor.

Lo primero, un poco de teoría. Un avión en vuelo está sometido principalmente a cuatro fuerzas:
- Peso (o la gravedad que tira del avión hacia abajo)
- Sustentación. Es la fuerza que impulsa el avión hacia arriba. Principalmente está generada por las alas. Cuando la sustentación es mayor que la gravedad, el avión sube. Cuando es menor, el avión baja. Si ambas están igualadas, el avión vuela recto y nivelado. La sustentación depende de la velocidad del avión respecto al aire.
- Resistencia. Es la oposición que ofrece el aire al avance del avión. Puede ser inducida o parásita, pero eso no viene al caso para este tema. Aumenta con la velocidad.
- Empuje generado por los motores, que hace el avión avanzar. Al igual que el el peso-sustentación, cunando el empuje es mayor que la resistencia, el avión acelera, cuando es menor, se frena y si son iguales, se mantiene una velocidad constante.

Fuerzas a las que se somete un avión. Fuente. Propia.

Cuando hablamos de acelerar hay que tener en cuenta que los aviones no miden la velocidad igual que los vehículos terrestres. Los aviones consideran tres velocidades:
- IAS. Indicated Air Speed. Es la velocidad con la que se desplaza el avión respecto al aire que le rodea, tal que muestran los instrumentos. Esta velocidad no se ve alterada por el viento, pero se ve disminuida con la altitud (sin que haya aceleración ni deceleración, claro)
- TAS. True Air Speed. Los instrumentos están calibrados para ciertas condiciones. A medida que el avión sube, la densidad del aire baja con lo que los instrumentos miden una velocidad incorrecta. La temperatura también influye en la densidad del aire. Al final, es preciso saber a qué velocidad real estamos volando (siempre con respecto al aire) La TAS se calcula respecto a la IAS de varias formas: a ojo (sumando un 2% por cada 1000 pies de altitud) con un calculador CR-3 como el de la imagen o que lo haga el ordenador de a bordo (esto ya es para aviones de verdad)
- GS. Ground Speed. Es la velocidad del avión respecto al suelo. Cuando vuelas en un vuelo comercial es la que te muestran en las pantallas. Dado que esta se mide con respecto al suelo si se ve influida por factores como el viento a favor. Por ejemplo, en un vuelo entre España y Brasil, en la pantalla muestra que la GS es mayor en un sentido que en otro (debido a los vientos alisios, si no mal recuerdo) pero la velocidad en el aire (la TAS) es la misma en ambos sentidos.

Calculador múltiple Jeppesen CR-3. Fuente. Propia.

Tras esta pequeña introducción, vamos al lío. Lo primero que hay que decir, para alivio de los que les da miedo volar, es que es muy raro que falle un motor. Es más raro aún que fallen dos, cosa que no sería problemática en los cuatrimotores. Para que fallen tres y hasta cuatro o te revienta un volcán como el de Islandia o es que te han zumbado con un par de misiles. Vamos, que es casi imposible que por accidente un gran cuatrimotor se quede sin empuje. Estos aviones, con un solo motor son capaces de generar el suficiente empuje como para controlar el aparato y llevar a una pista segura. Lo que voy a contar aplica principalmente a aviones monomotores, aunque es lo mismo para los grandes.

Supongamos que vamos por el aire, tranquilamente, en un vuelo rutinario y feliz, cuando, como diría Pedro Piqueras .... Se masca la tragedia. Fallo de motor. El motor empieza a toser y la hélice se para. Debe ser cierto el dicho de que la hélice está para refrigerar al piloto, porque esta se para de repente el piloto empieza a sudar cosa mala.

Volando sin sospechar lo que se avecina .... Fuente. Propia.
Pero no pasa nada. Este procedimiento se practica docenas de veces en la instrucción y sale  ya solo ¿qué es lo primero que hay que hacer? lo que se conoce como asegurar el avión. Este procedimiento es buscar la manera de estar la mayor cantidad de tiempo posible en el aire. En general, en el aire no ocurren accidentes, lo normal es que el accidente ocurra en el proceso de conversión de vehículo aéreo en terrestre o lo que es lo mismo, al tocar el suelo, por lo que en estos casos, cuanto más alejado tengamos el suelo, mejor.

Como hemos visto en el primer gráfico, el avión se sostiene en el aire gracias a la fuerza de sustentación (valga la redundancia) y lo que tenemos que hacer es conseguir sustentación para que siga ahí el mayor tiempo posible pero ¿de dónde sacamos la sustentación? es el momento de volver a la física de la EGB (en mi caso) en la que nos dicen que los cuerpos suelen tener dos tipos de energía asociada: la energía cinética y la energía potencial. Dado que hemos perdido el componente que nos aporta el empuje para vencer la resistencia, esta poco a poco va minando nuestra energía cinética o lo que es lo mismo, va frenando la velocidad del aparato. Dado que la sustentación depende de la velocidad, a medida que esta se reduce, la sustentación baja y por ese motivo, el avión, cae. Pero disponemos de un factor: la energía potencial (masa * altura) gracias a la posición del avión, cuanto más alto estemos, más energía potencial tendremos, si estuviéramos en el suelo ... todo esto no haría falta, puesto que ya estamos abajo. Si bajamos el morro, cambiamos energía potencial por cinética, el avión acelera y vuelve a generar suficiente sustentación. La pregunta es ¿hasta qué velocidad debemos acelerar (o lo que es lo mismo, a qué velocidad vamos a perder energía potencial y altura)? Esto es relativamente simple. Cada avión tiene una velocidad indicada (IAS) de máximo planeo o lo que es lo mismo a esa velocidad (repito que es IAS, no TAS ni GS), la relación entre el espacio recorrido y la altitud perdida es máxima. Viene definida en los manuales del avión y cada piloto debe saberla de memoria ya que su vida puede ir en ello. De esa velocidad y de la altura respecto al suelo depende el tiempo que volará el avión. Dado que esa energía potencial se utiliza en vencer la resistencia el lector avispado se habrá dado cuenta que se busca una velocidad de compromiso para maximizar el tiempo en el aire, por lo que será relativamente lenta en comparación con el vuelo de crucero de un avión (por ejemplo, en una aeronave ligera, de 100 nudos de crucero esa velocidad anda por los 60-65 nudos) entonces ¿qué hay que hacer si la velocidad que llevamos en ese momento es superior a la de máximo planeo? Pues depende del aparato. En unos casos, levantamos el morro suavemente para cambiar ese exceso de energía cinética por potencial y en otros, lo mejor es mantenerse nivelado y dejar que el avión disipe esa energía por si solo, sin perder ni ganar un solo pie, como dije depende del comportamiento de cada avión. Por ejemplo, la Cessna A-152 Aerobat cambia energía cinética por potencial muy bien, pero sin embargo, su prima no acrobática, la C-152 es un ladrillo y es mejor dejarla que pierda energía por si sola.

Una vez asegurado el avión en el aire, se empieza con el resto de procedimientos. Lo primero, es intentar rearracancar los motores. En el caso de los aviones ligeros se pone la calefacción del carburador por si se hubiera formado hielo en el carburador, se comprueba el paso del combustible, la bomba del combustible si existe, etc

De izq. a dch. Calefacción carburador, mando de gases, paso de hélice, mezcla de combustible. Fuente. Propia
Si todo ha ido bien, tenemos de nuevo motor con lo que podemos proseguir el vuelo, en este caso con rumbo a base, no sea que tengamos algún susto más. Ahora, vamos a ponernos en lo peor. No podemos arrancar el avión. Lo primero y si lo tenemos, activamos el código 7700 en el respondedor. Eso significa que tenemos un problema y va a saltar en todas las pantallas de radar de los controladores cercanos. Por la radio de declara emergencia y se envía el mensaje de socorro "Mayday, Mayday" y se da la posición del avión lo más aproximado posible por la frecuencia de emergencia 121,5 Mhz (también se puede emitir por la frecuencia  del aeropuerto más cercano)

Respondedor o transceiver. Fuente: propia.

Ya hemos pedido ayuda. Ahora tenemos que intentar aterrizar de la manera más suave posible y para ello, hay que localizar dónde. Lo cierto es que esto que voy a contar se debe hacer nada más suceder el problema, a la vez que se asegura el avión, pero como lo tengo que poner en algún orden, lo pongo aquí.

El campo de emergencia depende mucho del tipo de avión. Por ejemplo, para un avión ligero tipo Cessna, Pipper, etc es posible que nos sirva cualquier sitio más o menos llano. Vamos, que como no queden más cojones, se puede hacer hasta esto.




Si lo que llevamos es un avión grande, los aterrizajes de emergencia son mucho más complicados. La velocidad es mucho más alta y el espacio necesario mucho más grande. Si no hay un aeropuerto cerca se puede intentar un amerizaje como el del río Hudson. No obstante, los aviones grandes, suelen volar muy alto con lo que tienen mucho margen. En el caso de un cuatrimotor afectado por un volcán consiguió planear más de 20 minutos y aterrizar en un aeropuerto.


Volvamos a nuestro pequeño avión ligero. Estamos planeando y hemos localizado un campo. Una de las primeras cosas que hemos de evitar son los cables (teléfono, alta tensión, catenarias, etc) También hay que evitar edificios (lógico) árboles, etc. Las viñas son mucho más duras de lo que parece, así que mejor evitarlas.  También, si es posible elegir, mejor un terreno baldío duro (el típico descampado de las afueras) que uno con vegetación que no deje ver lo que hay debajo. Si hay cultivos, debemos procurar ir en el sentido de los surcos. Una vez elegido el campo, nos dirigimos a él con suavidad ya que la altura es nuestra reserva de energía y si la consumimos antes de tiempo en giros muy cerrados (que consumen mucha energía) podemos tener un problema. Si al llegar al campo tenemos demasiada altura, orbitaremos sobre él, perdiendo altura paulatinamente, de forma que la última órbita nos ponga en la dirección de la toma.

Diversas opciones: buenas y malas. Fuente: propia
A la hora de tomar forzoso, depende mucho del avión que llevemos. Si es una pista (curiosamente, hay muchas pistas pequeñas por España) trataremos de tomar normalmente. Siempre será lo mejor.
Aunque no lo parezca, esto es una pista de tierra y sirve para una emergencia. Fuente: Propia


Si vamos a hacer un forzoso, depende de si tenemos un avión con tren fijo o retráctil. En el caso de los segundos, lo mejor es tomar sobre la panza del avión. El avión se desliza suavemente y el relieve del terreno le afecta mucho menos que a las ruedas. Si tenemos tren principal, no queda más remedio que intentar tomar sobre este, pero corremos el riesgo de que un bache o similar se nos trague una rueda haciéndonos capotar o dar vueltas de campana.


Configuración tren triciclo. Fuente: Propia.

Hoy en día la mayoría de los aviones actuales tienen todos configuración en triciclo (tren principal y rueda de morro) y ésta última suele ser más frágil (aunque no tanto, a tenor del vídeo de abajo) que las otras dos y con más propensión a enterrarse. Mientras el avión rueda por tierra, si mantenemos el morro alto evitaremos que esta rueda toque tierra y de problemas, pero llegará un momento en que la velocidad será insuficiente para mantener el morro arriba y éste caerá, con lo que es más que posible que el avión capote sobre la rueda de morro. En este caso, lo mejor es tener los cinturones bien sujetos. La velocidad ya no es muy alta, con lo que tendremos bastantes posibilidades de salir relativamente ilesos.


Antes de llegar a tocar tierra, es conveniente asegurarnos de que no tengamos problemas con el avión. Para ello se cortaría el paso del combustible, se desconecta el contacto (con lo que los magnetos no producen chispas) y, dependiendo de la configuración de los flaps, se desconecta o no la batería. Con los flaps eléctricos (Cessna), unos segundos antes de tocar suelo se bajan a tope para minimizar el impacto y se corta la corriente, en el caso de flaps mecánicos (Piper) lo que hacemos es cortar corriente antes. Ni que decir tiene que os hemos asegurado bien los cinturones antes y hemos alejado cualquier trasto que nos pudiera hacer daño en la cabina. Una vez en tierra, hay que salir a toda velocidad del avión y alejarse lo suficiente por si le diera por incendiarse. Por supuesto: NO SE RECOGE NADA DE LA CABINA, se sale por patas.

That's all, folks. Fuente: yo mismo.
Espero que os haya gustado y hasta la próxima. Sentíos libres de enviar el artículo a quien queráis.

3 comentarios:

Anónimo dijo...

Gracias por el articulo HR

Wladimir dijo...

¡Vaya un tio feo el que aparece en la ultima foto! voy a tener pesadillas durante meses...

Gracias melón.

Otto.

MrJuance33 dijo...

Si alguien juega Flight Simulator X me podria decir como se hace la mision en la que el avion Boeing 737 ( Creo ) se queda sin ambos motores y toca planearlo hasta el aeropuerto,es que no e podido, al final me siempre se queda sin potencia y caigo al mar... :(