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Un avión de despegue y aterrizaje vertical, impulsado por sus motores, utiliza alas fijas para el vuelo horizontal. Al igual que los helicópteros , estas aeronaves no necesitan una pista larga para despegar y aterrizar, pero su velocidad y rendimiento son similares a los de los aviones de ala fija convencionales en combate u otras situaciones.
Algunos aviones de despegue vertical, como el Bell Boeing V-22 Osprey utilizado por la Infantería de Marina de los Estados Unidos , emplean un rotor basculante o un ala basculante . Estos se denominan convertiplanos . Otros, como el avión de despegue vertical británico Harrier, utilizan vectorización de empuje u otras técnicas de empuje directo.
Las primeras habilitaciones de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL) en un certificado de piloto civil fueron emitidas por la Administración Federal de Aviación (FAA) el 21 de agosto de 1997 a pilotos de Bell Helicopter , Boeing y el Cuerpo de Marines de los Estados Unidos . [ 1 ] En 2024, la FAA estableció una clase especial de aeronaves eVTOL para certificarlas bajo la sección 21.17(b) de la Parte 21 de las FAR para abordar ciertas características únicas sin aplicar condiciones o exenciones especiales. La norma final permite el entrenamiento de vuelo en aeronaves eVTOL de control único y la emisión por parte de la FAA de ciertas desviaciones en casos de futuros avances tecnológicos. [ 2 ]
Definición
El término es una clasificación de aeronaves utilizada por la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) y la FAA de Estados Unidos:
Aeronave de sustentación propulsada. Aeronave más pesada que el aire capaz de despegue vertical, aterrizaje vertical y vuelo a baja velocidad, que depende principalmente de dispositivos de sustentación accionados por motor o empuje del motor para la sustentación durante estos regímenes de vuelo y de perfiles aerodinámicos no giratorios para la sustentación durante el vuelo horizontal.
— Anexo I de la OACI, Capítulo 1.1 Definiciones
Convertiplano
Un convertiplano utiliza la energía del rotor para el despegue y aterrizaje vertical (VTOL) y se transforma en sustentación de ala fija para el vuelo normal.
En los diseños de rotor basculante y ala basculante, como el Bell Boeing V-22 Osprey , el rotor se inclina hacia adelante para funcionar como una hélice en vuelo hacia adelante. Algunos diseños incorporan un ventilador entubado , en el que la hélice está rodeada por un gran conducto anular para reducir las pérdidas en las puntas.
Rotor basculante
Los rotores motorizados de un tiltrotor (a veces llamado proprotor ) están montados sobre ejes giratorios o góndolas en el extremo de un ala fija y se utilizan tanto para sustentación como para propulsión . Para el vuelo vertical, los rotores se inclinan para proporcionar empuje hacia arriba, de forma similar a como lo hace el rotor de un helicóptero . A medida que la aeronave gana velocidad, los rotores giran o se inclinan progresivamente hacia adelante, hasta quedar perpendiculares al fuselaje, como una hélice. En este modo, el ala proporciona la sustentación y el rotor el empuje. La mayor eficiencia del ala permite que el tiltrotor alcance velocidades superiores a las de los helicópteros.
Un importante avión de rotor basculante de principios de la década de 1950 fue el Bell XV-3 , que fue uno de los primeros diseños de aeronaves en pasar con éxito del despegue vertical al horizontal.
El Osprey, de Bell Helicopter y Boeing, es un helicóptero de rotor basculante bimotor con dos turbinas que impulsan rotores de tres palas. Los rotores funcionan de forma similar a un helicóptero en vuelo vertical y a un avión en vuelo horizontal. Su primer vuelo tuvo lugar el 19 de marzo de 1989. El AgustaWestland AW609 (anteriormente Bell/Agusta BA609) es un helicóptero civil de rotor basculante basado en el V-22 Osprey. Puede despegar y aterrizar verticalmente con dos tripulantes y nueve pasajeros. Se prevé que obtenga la certificación a mediados de la década de 2020.
Un CV-22 de la USAF en vuelo
Campana MV-75
Ala basculante
El ala basculante es similar al rotor basculante, con la diferencia de que los soportes del rotor están fijos al ala y todo el conjunto se inclina entre posiciones verticales y horizontales.
El Vertol VZ-2 fue un avión de investigación desarrollado a finales de la década de 1950. A diferencia de otros aviones de ala basculante , Vertol diseñó el VZ-2 utilizando rotores en lugar de hélices. [ 3 ] El 23 de julio de 1958, el avión realizó su primera transición completa de vuelo vertical a vuelo horizontal. Para cuando el avión fue retirado en 1965, el VZ-2 había realizado 450 vuelos, incluyendo 34 transiciones completas.
El LTV XC-142A fue otro diseño de aeronave VTOL que utilizaba el concepto de ala basculante. Se desarrolló un prototipo funcional, pero no llegó a producirse en serie.
Ala del rotor
Se intentó construir una aeronave de ala rotatoria , pero su uso no fue generalizado. El Boeing X-50 Dragonfly contaba con un rotor de dos palas impulsado por el motor para el despegue. En vuelo horizontal, el rotor se detenía para funcionar como un ala. Los planos canard y de cola fijos proporcionaban sustentación durante la transición, así como estabilidad y control en vuelo horizontal. Ambos ejemplares de esta aeronave fueron destruidos en accidentes. El Sikorsky X-Wing tenía un rotor de cuatro palas que utilizaba aire comprimido para controlar la sustentación sobre las superficies mientras operaba como helicóptero. A velocidades de avance más altas, el rotor se detenía para continuar proporcionando sustentación como alas en tándem en configuración X. El programa fue cancelado antes de que la aeronave realizara ningún vuelo con el sistema de rotor.
Sentarse en la cola
Un avión de cola plana es una aeronave que descansa en tierra apuntando verticalmente hacia arriba, de modo que se apoya sobre su cola. Despega y aterriza verticalmente, con la cola hacia abajo. Luego, toda la aeronave se inclina horizontalmente hacia adelante para el vuelo normal. Ningún modelo ha llegado a producirse en serie, aunque se han realizado varios vuelos experimentales, utilizando tanto propulsión por hélice como por reacción. Algunos han logrado una transición exitosa entre los modos de vuelo, como el Convair XFY Pogo propulsado por turbohélice en noviembre de 1954. [ 4 ]
El coleóptero tiene un ala anular que forma un conducto alrededor de un rotor de sustentación. Nunca se ha logrado la transición al vuelo horizontal, aunque el SNECMA Coléoptère despegó, se mantuvo en vuelo estacionario y aterrizó verticalmente, únicamente mediante empuje a reacción.
El Focke-Wulf Fw Triebflügel alemán fue un diseño estudiado durante la Segunda Guerra Mundial. Utilizaba motores de pulsorreactores para impulsar un rotor que giraba sobre el eje del fuselaje, detrás de la cabina. Similar a un coleóptero , el Triebflügel estaba diseñado para despegar y aterrizar sobre su cola, girando sobre el eje de cabeceo tras el despegue y la aceleración para el vuelo hacia adelante. El diseño nunca se construyó, más allá de las pruebas en túnel de viento.
Empuje directo
empuje vectorial
La familia de aviones militares VSTOL Harrier utiliza vectorización de empuje . Estos aviones son capaces de despegue y aterrizaje vertical/corto (V/STOL) . Son el único diseño verdaderamente exitoso de este tipo entre los muchos que surgieron en la década de 1960. Estos aviones pueden operar desde espacios reducidos, como campos, carreteras y buques con capacidad para operar desde aeronaves. El Lockheed F-35B Lightning II se propone como el próximo diseño militar VSTOL/ STOVL para reemplazar al Harrier.
Tiltjet
Similar al concepto de rotor basculante, pero con motores turborreactores o turbofán en lugar de hélices.
chorros de sustentación
Un motor a reacción de sustentación es un motor ligero que proporciona empuje vertical para operaciones VTOL y que se apaga durante el vuelo horizontal. Algunos diseños VTOL, como el Yakovlev Yak-38 y el Yakovlev Yak-141 soviéticos , han utilizado tanto empuje vectorial del motor principal como empuje adicional de motores a reacción de sustentación auxiliares.
El Dassault Mirage IIIV fue un caza VTOL fabricado para cumplir con los requisitos de la OTAN para cazas de ataque VTOL en la década de 1960. Varios otros diseños también surgieron de esta especificación.
Ventiladores de ascensor
La configuración de ventiladores de sustentación consiste en ubicar los ventiladores en grandes orificios en un ala fija o fuselaje convencional. Se utiliza para operaciones V/STOL (despegue y aterrizaje vertical/corto). La aeronave despega utilizando los ventiladores para generar sustentación y luego pasa a un vuelo de avance más convencional con ala fija. Se han realizado varios vuelos experimentales, pero solo el F-35 Lightning II entró en producción.
Ejemplos adicionales
- Rotor basculante
- Ala basculante
- Chorro de sustentación
Véase también
Notas
- ↑ "Pilotos de Osprey reciben las primeras certificaciones de sustentación motorizada de la FAA" , www.boeing.com, 21 de agosto de 1997. Archivo de 1999.
- ↑ "La FAA crea la primera nueva categoría de aeronaves en Estados Unidos desde la década de 1940" . Military Aerospace . 31 de octubre de 2024. Consultado el 5 de noviembre de 2024 .
- ↑ "Problemas de diseño de aeronaves VTOL". Flight . Revista. 18 de octubre de 1957. Consultado el 22 de octubre de 2009.
- ↑ "Convair XFY." Flight , 12 de noviembre de 1954, pág. 696.
Referencias
- «Abordar los retos futuros de la operación de aeronaves de la categoría de sustentación motorizada/rotor basculante en la navegación aérea internacional» , informe del «Comité Ejecutivo de la 35.ª Sesión de la Asamblea», www.faa.gov
- «Tecnología de vuelo vertical en el sistema nacional del espacio aéreo» , Testimonio de William Wallace , Especialista Nacional en Recursos para Operaciones de Helicópteros de la Administración Federal de Aviación , ante el Subcomité de Espacio y Aeronáutica , 9 de mayo de 2001, http://testimony.ost.dot.gov
- aeronaves VTOL
- Categorías de aeronaves