Arranque del motor de la aeronave

El arranque manual de los motores de pistón de las aeronaves mediante el giro de la hélice es el método más antiguo y sencillo, y la ausencia de un sistema de arranque a bordo supone un ahorro de peso considerable. La posición de la hélice con respecto al cigüeñal se ajusta de forma que los pistones del motor pasen por el punto muerto superior durante la carrera de giro.

Como el sistema de encendido normalmente está dispuesto para producir chispas antes del punto muerto superior, existe el riesgo de que el motor retroceda durante el arranque manual. Para evitar este problema, uno de los dos magnetos utilizados en un sistema de encendido típico de un motor aeronáutico está equipado con un " acoplamiento de impulso ", un dispositivo cargado con resorte que retrasa la chispa hasta el punto muerto superior y que también aumenta la velocidad de rotación del magneto para producir una chispa más fuerte. Cuando el motor arranca, el acoplamiento de impulso deja de funcionar y se enciende el segundo magneto. ^{[ 1 ]} A medida que los motores aeronáuticos aumentaron en capacidad (durante el período de entreguerras ), el balanceo de la hélice por una sola persona se volvió físicamente difícil ‍ ‍ ‌el personal de tierra ^{[ 2 ] [ 3 ]} Nótese que esto es diferente del "giro" manual de un motor de pistón radial, que se realiza para liberar el aceite que se ha quedado atrapado en los cilindros inferiores antes del arranque para evitar daños en el motor. Ambos parecen similares, pero mientras que el arranque manual implica un "tirón" brusco y fuerte de la hélice para arrancar el motor, el giro se realiza simplemente girando la hélice una cantidad determinada.

Se han producido accidentes durante el arranque manual por un solo piloto, ya sea por ajustes de aceleración altos, por no haberse aplicado los frenos o por no haberse utilizado los calzos de las ruedas, todo lo cual ha provocado que la aeronave se mueva sin el piloto a los mandos. ^{[ 4 ]} "Arrastrar el motor" con el encendido y los interruptores accidentalmente "encendidos" también puede causar lesiones si el motor arranca inesperadamente cuando salta una bujía ; siel interruptor no está en la posición de "arranque", la chispa se producirá antes de que el pistón alcance el punto muerto superior, lo que puede hacer que la hélice retroceda violentamente.

El arrancador Hucks (inventado por Bentfield Hucks durante la Primera Guerra Mundial) es un sustituto mecánico para el personal de tierra. Basado en el chasis de un vehículo, el dispositivo utiliza un eje accionado por embrague para hacer girar la hélice, desacoplándose al arrancar el motor. En la Colección Shuttleworth se utiliza habitualmente un arrancador Hucks para arrancar aviones de época. ^{[ 3 ]}

Los motoplaneadores autosostenibles (a menudo conocidos como «turbos») están equipados con pequeños motores de dos tiempos sin sistema de arranque. Para las pruebas en tierra, se enrolla una cuerda alrededor del buje de la hélice y se tira rápidamente al mismo tiempo que se accionan las válvulas del descompresor . Estos motores se arrancan en vuelo accionando el descompresor y aumentando la velocidad del aire para hacer girar la hélice. Las primeras variantes del motoplaneador Slingsby Falke utilizan un sistema de arranque por tirador montado en la cabina. ^{[ 5 ]}

Los aviones comenzaron a equiparse con sistemas eléctricos alrededor de 1930, alimentados por una batería y un pequeño generador eólico . Inicialmente, estos sistemas no eran lo suficientemente potentes como para accionar los motores de arranque. La introducción de generadores accionados por el motor solucionó el problema. ^{[ 6 ]}

La introducción de motores de arranque eléctricos para motores aeronáuticos aumentó la comodidad a costa de un mayor peso y complejidad. Eran imprescindibles para los hidroaviones con motores de difícil acceso y ubicados en una posición elevada. Alimentado por una batería a bordo, suministro eléctrico en tierra o ambos, el motor de arranque se acciona mediante una llave o interruptor en la cabina. El sistema de llave suele facilitar la conmutación de los magnetos. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

En condiciones ambientales frías, la fricción causada por el aceite de motor viscoso genera una carga elevada en el sistema de arranque. Otro problema es la renuencia del combustible a vaporizarse y combustionar a bajas temperaturas. Se desarrollaron sistemas de dilución de aceite (que mezclaban el combustible con el aceite de motor) ^{[ 8 ]} y se utilizaron precalentadores de motor (incluido el encendido de fuegos debajo del motor). El sistema de bomba de cebado Ki-Gass se utilizó para facilitar el arranque de los motores británicos ^{[ 9 ] .}

Las aeronaves equipadas con hélices de paso variable o de velocidad constante se arrancan con paso fino para reducir las cargas de aire y la corriente en el circuito del motor de arranque.

Muchas aeronaves ligeras están equipadas con una luz de advertencia de "arranque activado" en la cabina, un requisito obligatorio de aeronavegabilidad para evitar el riesgo de que el motor de arranque no se desacople del motor. ^{[ 10 ]}

El arrancador Coffman era un dispositivo accionado por cartuchos explosivos, cuyos gases de combustión actuaban directamente en los cilindros para hacer girar el motor o mediante un mecanismo de engranajes. Introducido por primera vez en el motor diésel Junkers Jumo 205 en 1936, el arrancador Coffman no fue ampliamente utilizado por los operadores civiles debido al elevado coste de los cartuchos. ^{[ 11 ]}

En 1920, Roy Fedden diseñó un sistema de arranque por gas para motores de pistón, utilizado en el motor Bristol Jupiter en 1922. ^{[ 3 ]} Un sistema utilizado en los primeros motores Rolls-Royce Kestrel canalizaba aire a alta presión desde una unidad de tierra a través de un distribuidor accionado por el árbol de levas hacia los cilindros mediante válvulas antirretorno ; el sistema tenía desventajas que solo se superaron con la conversión al arranque eléctrico. ^{[ 12 ]}

Cuando se necesita arrancar un motor de pistón en vuelo, se puede usar el motor de arranque eléctrico. Este es un procedimiento normal para motoplaneadores que han estado planeando con el motor apagado. Durante las acrobacias aéreas con tipos de aeronaves más antiguos, no era raro que el motor se apagara durante las maniobras debido al diseño del carburador . Sin un motor de arranque eléctrico instalado, los motores se pueden reiniciar haciendo descender la aeronave para aumentar la velocidad del aire y la velocidad de rotación de la hélice. ^{[ 13 ]}

Un arrancador de inercia para motores aeronáuticos utiliza un volante de inercia pre-rotado para transferir energía cinética al cigüeñal, normalmente a través de engranajes reductores y un embrague para evitar condiciones de sobretorque. Se han utilizado tres variantes: accionamiento manual, accionamiento eléctrico y una combinación de ambos. Cuando el volante de inercia está completamente energizado, se tira de un cable manual o se utiliza un solenoide para accionar el arrancador. ^{[ 14 ]}

Se pueden utilizar dos tipos de motor de arranque eléctrico: de arranque directo (para desacoplar como en los motores de combustión interna) y de sistema de arranque-generador (acoplado permanentemente). ^{[ 17 ]}

Los motores de turbina de gas pequeños, en particular los motores turboeje utilizados en helicópteros y turborreactores de misiles de crucero, pueden arrancarse mediante un motor hidráulico con engranajes que utiliza la presión del aceite de un suministro terrestre. ^{[ 18 ]}

En los sistemas de arranque neumático, los carretes del compresor del motor de turbina de gas giran por la acción de un gran volumen de aire comprimido que actúa directamente sobre las palas del compresor o impulsa el motor a través de un pequeño motor de turbina con engranajes . Estos motores pueden pesar hasta un 75 % menos que un sistema eléctrico equivalente. ^{[ 15 ]}

El aire comprimido puede ser suministrado por una unidad de potencia auxiliar (APU) a bordo , un generador de gas portátil utilizado por el personal de tierra o mediante la alimentación cruzada de aire de purga de un motor en marcha en el caso de aeronaves multimotor. ^{[ 19 ]}

El generador de gas Turbomeca Palouste se utilizaba para arrancar los motores Spey del Blackburn Buccaneer . El de Havilland Sea Vixen estaba equipado con su propio Palouste en un contenedor extraíble bajo el ala para facilitar el arranque cuando estaba lejos de la base. ^{[ 20 ]} Otros tipos de aeronaves militares que utilizan aire comprimido suministrado desde tierra para el arranque incluyen el Lockheed F-104 Starfighter y variantes del F-4 Phantom que utilizan el motor turborreactor General Electric J79 .

Los motores de turbina de gas pueden apagarse en vuelo, ya sea intencionadamente por la tripulación para ahorrar combustible o durante una prueba de vuelo , o de forma involuntaria debido a la falta de combustible o a la parada del motor tras una parada del compresor .

Se utiliza una velocidad aerodinámica suficiente para hacer girar el compresor, luego se activan el combustible y el encendido; se puede utilizar una unidad de potencia auxiliar a bordo a grandes altitudes donde la densidad del aire es menor. ^{[ 16 ]}

Durante las operaciones de ascenso rápido del Lockheed NF-104A, el motor a reacción se apagó al ascender a través de 85 000 pies (26 000 m) y se volvió a encender utilizando el método del molino de viento al descender a través de aire más denso. ^{[ 26 ]}