Aeronáutica

Desde los tiempos más remotos se han realizado intentos de volar sin ningún conocimiento aeronáutico real, generalmente construyendo alas y saltando desde una torre con resultados mutilantes o letales. ^{[ 2 ]}

Investigadores más sabios buscaron obtener una comprensión racional mediante el estudio del vuelo de las aves. Científicos de la Edad de Oro islámica medieval , como Abbas ibn Firnas, también realizaron estudios de este tipo. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} Los fundadores de la aeronáutica moderna, Leonardo da Vinci en el Renacimiento y Cayley en 1799, comenzaron sus investigaciones con estudios del vuelo de las aves.

Se cree que las cometas tripuladas se usaban ampliamente en la antigua China. En 1282, el explorador italiano Marco Polo describió las técnicas chinas vigentes en aquel entonces. ^{[ 7 ]} Los chinos también construían pequeños globos aerostáticos, o linternas, y juguetes de ala rotatoria.

Uno de los primeros europeos en aportar un análisis científico del vuelo fue Roger Bacon , quien describió los principios de funcionamiento del globo aerostático y del ornitóptero de alas batientes , que preveía que se construirían en el futuro. El medio de sustentación de su globo sería un «éter» cuya composición desconocía. ^{[ 8 ]}

A finales del siglo XV, Leonardo da Vinci continuó su estudio de las aves con diseños para algunas de las primeras máquinas voladoras, incluyendo el ornitóptero de alas batientes y el helicóptero de alas giratorias . Aunque sus diseños eran racionales, no se basaban en una ciencia particularmente sólida. ^{[ 9 ]} Muchos de sus diseños, como un helicóptero de hélice para cuatro personas, tienen graves defectos. Al menos comprendió que "Un objeto ofrece tanta resistencia al aire como el aire al objeto". ^{[ 10 ]} ( Newton no publicaría la tercera ley del movimiento hasta 1687). Su análisis llevó a la conclusión de que la fuerza humana por sí sola no era suficiente para el vuelo sostenido, y sus diseños posteriores incluyeron una fuente de energía mecánica como un resorte. La obra de Da Vinci se perdió tras su muerte y no reapareció hasta que fue superada por la obra de George Cayley .

La era moderna del vuelo más ligero que el aire comenzó a principios del siglo XVII con los experimentos de Galileo , en los que demostró que el aire tiene peso. Alrededor de 1650, Cyrano de Bergerac escribió algunas novelas fantásticas en las que describía el principio de ascenso utilizando una sustancia (rocío) que suponía más ligera que el aire, y el descenso liberando una cantidad controlada de dicha sustancia. ^{[ 11 ]} Francesco Lana de Terzi midió la presión del aire a nivel del mar y en 1670 propuso el primer medio de sustentación científicamente creíble en forma de esferas metálicas huecas de las que se había extraído todo el aire. Estas serían más ligeras que el aire desplazado y capaces de elevar un dirigible . Sus métodos propuestos para controlar la altura todavía se utilizan hoy en día: mediante el transporte de lastre que se puede arrojar por la borda para ganar altura, y mediante la ventilación de los contenedores de sustentación para perder altura. ^{[ 12 ]} En la práctica, las esferas de De Terzi se habrían colapsado bajo la presión del aire, y los desarrollos posteriores tuvieron que esperar a que se dispusiera de gases de sustentación más prácticos.

Desde mediados del siglo XVIII, los hermanos Montgolfier en Francia comenzaron a experimentar con globos aerostáticos. Sus globos eran de papel, y los primeros experimentos con vapor como gas de sustentación tuvieron una corta duración debido a su efecto sobre el papel al condensarse. Confundiendo el humo con una especie de vapor, comenzaron a llenar sus globos con aire caliente y humeante al que llamaron "humo eléctrico" y, a pesar de no comprender completamente los principios en funcionamiento, realizaron algunos lanzamientos exitosos y en 1783 fueron invitados a dar una demostración a la Academia de Ciencias de Francia .

Mientras tanto, el descubrimiento del hidrógeno llevó a Joseph Black, hacia 1780 , a proponer su uso como gas de elevación, aunque para una demostración práctica aún faltaba un material hermético para el globo. Al enterarse de la invitación de los hermanos Montgolfier , Jacques Charles , miembro de la Academia Francesa, ofreció una demostración similar de un globo de hidrógeno. Charles y dos artesanos, los hermanos Robert, desarrollaron un material hermético de seda cauchutada para la envoltura. El hidrógeno se generaría mediante una reacción química durante el proceso de llenado.

Los diseños de Montgolfier tenían varias deficiencias, sobre todo la necesidad de un clima seco y la tendencia de las chispas del fuego a prender fuego al globo de papel. El diseño tripulado tenía una galería alrededor de la base del globo en lugar de la cesta colgante del primer diseño no tripulado, lo que acercaba el papel al fuego. En su vuelo libre, De Rozier y d'Arlandes llevaban cubos de agua y esponjas para apagar estos incendios a medida que surgían. Por otro lado, el diseño tripulado de Charles era esencialmente moderno. ^{[ 13 ]} Como resultado de estas hazañas, el globo aerostático pasó a ser conocido como tipo Montgolfière y el globo de gas como Charlière .

El siguiente globo de Charles y los hermanos Robert, La Caroline , era un Charlière que seguía las propuestas de Jean Baptiste Meusnier para un globo dirigible alargado, y se distinguía por tener una envoltura exterior con el gas contenido en un segundo globo interior. El 19 de septiembre de 1784, completó el primer vuelo de más de 100 kilómetros (62 millas) entre París y Beuvry , a pesar de que los dispositivos de propulsión manual resultaron inútiles. 

Al año siguiente, en un intento por lograr tanto resistencia como controlabilidad, de Rozier desarrolló un globo con bolsas de aire caliente e hidrógeno, un diseño que pronto recibió su nombre: el Rozière. El principio consistía en utilizar la sección de hidrógeno para una sustentación constante y navegar verticalmente calentando y dejando enfriar la sección de aire caliente, para así aprovechar el viento más favorable a cualquier altitud. La envoltura del globo estaba hecha de piel de batán de oro . El primer vuelo terminó en desastre y este método rara vez se ha utilizado desde entonces. ^{[ 14 ]}

Sir George Cayley (1773-1857) es ampliamente reconocido como el fundador de la aeronáutica moderna. Fue llamado por primera vez el "padre del avión" en 1846 ^{[ 15 ]} y Henson lo llamó el "padre de la navegación aérea" ^{[ 2 ]} . Fue el primer investigador aéreo científico en publicar su trabajo, que incluía por primera vez los principios y fuerzas subyacentes del vuelo ^{[ 16 ] .}

En 1809 comenzó la publicación de un tratado fundamental en tres partes titulado "Sobre la navegación aérea" (1809-1810). ^{[ 17 ]} En él escribió la primera formulación científica del problema: "Todo el problema se circunscribe a estos límites, a saber, hacer que una superficie soporte un peso determinado mediante la aplicación de fuerza a la resistencia del aire". Identificó las cuatro fuerzas vectoriales que influyen en una aeronave: empuje , sustentación , resistencia y peso , y distinguió la estabilidad y el control en sus diseños.

Desarrolló la forma convencional moderna del avión de ala fija, que cuenta con una cola estabilizadora con superficies horizontales y verticales, y diseñó planeadores tanto tripulados como no tripulados.

Introdujo el uso del banco de pruebas de brazo giratorio para investigar la aerodinámica del vuelo, utilizándolo para descubrir las ventajas del perfil aerodinámico curvo o abombado sobre el ala plana que había utilizado para su primer planeador. También identificó y describió la importancia del diedro , el arriostramiento diagonal y la reducción de la resistencia aerodinámica, y contribuyó a la comprensión y el diseño de ornitópteros y paracaídas . ^{[ 2 ]}

Otro invento significativo fue la rueda con radios tensados, que ideó para crear una rueda ligera y resistente para el tren de aterrizaje de los aviones.

Durante el siglo XIX, las ideas de Cayley se desarrollaron, probaron y formalizaron aún más. El interés público y científico por la aeronáutica creció durante la época victoriana , con contribuciones notables de figuras como John Stringfellow , James Glaisher , Francis Wenham y Frederick Brearey . Wenham, Glaisher y Brearey cofundaron la Sociedad Aeronáutica de Gran Bretaña en 1866, junto con el octavo duque de Argyll . ^{[ 18 ]} Aunque la investigación aeronáutica en ese momento seguía siendo en gran medida experimental, la Sociedad desempeñó un papel importante en la promoción del vuelo de aeronaves más pesadas que el aire, incluso a través de la Primera Exposición Aeronáutica celebrada en 1868 en el Crystal Palace .

Estos avances, junto con el creciente interés internacional, ayudaron a sentar las bases para el trabajo posterior de Horatio Phillips, entre otros, pero más importante aún, el de Otto Lilienthal , un ingeniero y empresario alemán conocido como el "hombre volador". ^{[ 19 ]} Fue la primera persona en realizar vuelos exitosos, repetidos y bien documentados con planeadores , ^{[ 20 ]} convirtiendo así la idea de " más pesado que el aire " en una realidad. Periódicos y revistas publicaron fotografías de Lilienthal planeando, influyendo favorablemente en la opinión pública y científica sobre la posibilidad de que las máquinas voladoras se volvieran prácticas.

Su trabajo condujo al desarrollo del ala moderna. ^{[ 21 ] [ 22 ]} Sus intentos de vuelo en Berlín en el año 1891 se consideran el comienzo del vuelo humano ^{[ 23 ]} y el " Lilienthal Normalsegelapparat " se considera el primer avión en producción en serie, lo que convierte a la Maschinenfabrik Otto Lilienthal en Berlín en la primera empresa de producción de aviones del mundo. ^{[ 24 ]} A Otto Lilienthal se le suele llamar el "padre de la aviación" ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]} o el "padre del vuelo". ^{[ 28 ]}

La aviación es el arte o la práctica de la aeronáutica. Históricamente, la aviación se refería únicamente al vuelo de aeronaves más pesadas que el aire, pero hoy en día incluye el vuelo en globos y dirigibles.

La ingeniería aeronáutica abarca el diseño y la construcción de aeronaves, incluyendo cómo se propulsan, cómo se utilizan y cómo se controlan para una operación segura. ^{[ 29 ]}

Una parte fundamental de la ingeniería aeronáutica es la aerodinámica , la ciencia del desplazamiento a través del aire.

Debido a la creciente actividad en los vuelos espaciales, hoy en día la aeronáutica y la astronáutica se combinan a menudo bajo el nombre de ingeniería aeroespacial .

Un cohete o vehículo cohete es un misil , nave espacial, aeronave u otro vehículo que obtiene empuje de un motor cohete . En todos los cohetes, el escape se forma completamente a partir de los propelentes que transporta el cohete antes de su uso. ^{[ 30 ]} Los motores cohete funcionan por acción y reacción . Los motores cohete impulsan los cohetes hacia adelante simplemente lanzando su escape hacia atrás a gran velocidad.

Los cohetes para usos militares y recreativos se remontan al menos al siglo XIII en China . ^{[ 31 ]} El uso científico, interplanetario e industrial significativo no se produjo hasta el siglo XX, cuando la cohetería fue la tecnología que hizo posible la Era Espacial , incluyendo el alunizaje .

Los cohetes se utilizan para fuegos artificiales , armamento, asientos eyectables , vehículos de lanzamiento de satélites artificiales , vuelos espaciales tripulados y exploración de otros planetas. Si bien son relativamente ineficientes para su uso a baja velocidad, son muy ligeros y potentes, capaces de generar grandes aceleraciones y alcanzar velocidades extremadamente altas con una eficiencia razonable.

Los cohetes químicos son el tipo de cohete más común y, por lo general, generan sus gases de escape mediante la combustión del propulsor . Estos cohetes almacenan una gran cantidad de energía que se libera fácilmente y pueden ser muy peligrosos. Sin embargo, un diseño, pruebas, construcción y uso cuidadosos minimizan los riesgos.

• Terminología aeronáutica
• Jeppesen: El diccionario de aviación para pilotos y técnicos aeronáuticos.
• DTIC ADA032206: Diccionario chino-inglés de aviación y espacio
• Contenido multimedia relacionado con la aeronáutica en Wikimedia Commons

• "Cómo vuelan las cosas" . Museo Nacional del Aire y el Espacio Smithsonian . Complemento de la exposición física.
• "Aeronáutica y Astronáutica" . MIT OpenCourseWare . Instituto Tecnológico de Massachusetts .
• Ilan Kroo. "Diseño de aeronaves: síntesis y análisis" . Stanford. Archivado del original el 23 de febrero de 2001.
• "Guía para principiantes en aeronáutica" . Centro de Investigación Glenn . NASA.

• "Página principal" . Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica .
• Áreas de investigación y tecnología aeronáutica . Red Europea de Ciencias Aeronáuticas . Archivado del original el 25/10/2019 . Consultado el 09/02/2009 . Taxonomía jerárquica .
• "Ideas en Aeronáutica y Transporte Aéreo" . Wiki . Consejo Asesor para la Investigación Aeronáutica en Europa .