Performance y planificación · tema 2

Velocidades de operación

11 conceptos21 preguntas21,6 % de fallo medioLectura: 10 min
En 30 segundos
  • Cada velocidad que sale del ala es un ángulo de ataque: en IAS no cambia con la altitud y baja con la raíz de la masa.
  • El anemómetro marca IAS; corregida da CAS, EAS y TAS. Con altura y calor, la TAS supera a la IAS: +2 % por cada 1.000 ft.
  • La de mínima potencia (mínimo descenso) es más lenta que la de mínima resistencia (mejor planeo).
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Mínima potencia y mínima resistencia: dos velocidades distintas

Azul: mínima resistencia, donde la recta desde el origen toca la curva de potenciaDiscontinua gris: mínima potencia, más lentaRojo: por debajo de la pérdida limpiaAvión de ejemplo, 450 kg, planeo limpio con la hélice en molinete, ISA · a la derecha, la potencia pasada a régimen de descenso
Resistencia aerodinámicaD
Fuerza que se opone al avance. Suma la parásita, que crece con la velocidad, y la inducida, que crece al ir lento (resistencia y fineza).
Potencia requeridaP = D × V
La que pide mantener una condición de vuelo: resistencia por velocidad. Con motor la da la hélice; en planeo, el peso al bajar.
Velocidad de mínima potencia requerida42 kt de ejemplo
La que menos potencia pide para volar sin perder altura. En planeo es la de mínimo descenso.
Velocidad de mínima resistencia50 kt de ejemplo
La de fineza máxima: la que menos resistencia da por cada kilo sostenido. En planeo es la de mejor planeo.
Razón de descensoft/min
Altura perdida por unidad de tiempo, la que marca el variómetro. En planeo es la potencia requerida dividida por el peso.
Velocidad de máxima autonomía47 kt de ejemplo
Con motor, la que menos litros gasta por hora. Sale algo más rápida que la de mínima potencia porque la hélice de paso fijo rinde poco despacio (qué velocidad eliges).
Por qué pasa

La resistencia tiene un mínimo: despacio domina la inducida y deprisa la parásita. La potencia es esa resistencia multiplicada por la velocidad. Si bajas un poco de la mínima resistencia, la resistencia apenas sube y la velocidad baja, así que el producto todavía disminuye. Por eso el mínimo de potencia queda más lento que el de resistencia.

Sin motor, la potencia la paga el peso al bajar: régimen = potencia ÷ peso. A mínima potencia pierdes menos pies por minuto y aguantas más en el aire; a mínima resistencia recorres más metros por pie y llegas más lejos (planeo). Por debajo de la mínima potencia, ir más lento pide más potencia: es la zona de mando invertido.

Quédate con
  • Mínima potencia: menos ft/min. Mínima resistencia: más lejos.
  • La velocidad de mínima potencia es más lenta que la de mínima resistencia.
  • En planeo, régimen = potencia ÷ peso.
Ejemplo resuelto · avión de ejemplo, planeo limpio con la hélice en molinete
Datos
450 kg → W ≈ 4.415 N
A 42 kt (21,6 m/s)
D ≈ 469 N → P = 469 × 21,6 ≈ 10,1 kW
Régimen
10,1 kW ÷ 4.415 N ≈ 2,3 m/s ≈ 450 ft/min · fineza 9,4
A 50 kt (25,7 m/s)
D ≈ 441 N, la mínima → P ≈ 11,4 kW ≈ 505 ft/min · fineza 10
A 90 kt
D ≈ 783 N → P ≈ 36,3 kW
Conclusión
más tiempo en el aire a 42 kt · más lejos a 50 kt
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IAS, CAS, EAS y TAS: qué velocidades se mueven y cuáles no

Anemómetro de velocidades en 3DAvión de ejemplo · marcas azules: hoy · marcas grises: el valor del manual (450 kg, IAS)
Fuera, kt · dentro, km/h
Vs1 IAS · kt (km/h)
32 (60)
Va IAS · kt (km/h)
65 (119)
Vx · Vy IAS · kt
44 · 49
TAS / IAS
× 1,13
380 kg
Máxima 450 kg: la del manual.
8.000 ft
Menos densidad: menos motor y más TAS para la misma IAS.
Escala

En IAS los arcos no se mueven: el ala y la estructura sienten la presión dinámica, la misma que mide el anemómetro. Con 380 kg, las que salen del ala bajan × 0,92: Vs1 32, Vref 37, mejor planeo 46 y Va 65 kt en IAS. A 8.000 ft, en IAS solo se mueven las del motor: la Vx sube de 43,0 a 43,7 kt y la Vy baja de 53,6 a 49,3 kt. Con 380 kg, los 70 kt de Va del manual ya no protegen: un mando a fondo daría 4,8 g, más de +4 g.

Cada paso corrige una sola cosa, y en este ordenEjemplo: 6.000 ft de altitud de presión, 25 °C (ISA 3 °C), corrección de la tabla de ejemplo
IASindicada
La que marca el anemómetro: la presión dinámica pasada a velocidad con la densidad del nivel del mar. El porqué, en presiones.
CAScalibrada
IAS corregida de los errores de instrumento y de posición o instalación. El manual trae la tabla (anemómetro).
EASequivalente
CAS corregida por la compresión del aire en el pitot. A velocidades de ULM es igual a la CAS.
TASverdadera
Velocidad real respecto al aire: la EAS dividida por la raíz de la densidad relativa. Con altitud y calor, mayor que la IAS.
GSsobre el suelo
La TAS más o menos el viento. Es la que da el GPS; no es la TAS.
Velocidades de performanceIAS
Las del manual y los arcos van en IAS. Si un manual las da en CAS, trae la tabla para pasar de una a otra.
VelocidadMenos masaMás altitud de densidadEn TASCon flaps
Vs0 · Vs1Bajan × √masaIgualSubenVs0 menor que Vs1
VrefBaja con la Vs0IgualSubeSe define con flaps
Mejor planeo · mínimo descensoBajan × √masaIgualSubenSe dan sin flaps
VxBajaSube un pocoSubeSe da sin flaps
VyBaja pocoBajaSubeSe da sin flaps
VaBaja × √masaIgual (Va)SubeCon flaps manda la VFE
VFE · VNO · VNEIgualIgualSubenVFE: solo con flaps

Avión de ejemplo. «Igual» quiere decir en IAS, lo que ves en el anemómetro. Algunos manuales bajan la VNE con la altitud porque el flameo depende de la TAS: manda el manual.

Por qué pasa

El anemómetro mide la presión dinámica y la pasa a velocidad con la densidad del nivel del mar: eso es la IAS. Quitando los errores del instrumento y de la toma sale la CAS; corrigiendo la compresión del aire, la EAS, que en ULM es la misma; y corrigiendo la densidad real, por altitud y temperatura, la TAS. El viento la convierte en GS.

El ala siente la misma presión dinámica que el anemómetro. Por eso el manual da sus velocidades en IAS: la pérdida, la Vref y la Va llegan a la misma IAS en cualquier campo y a cualquier altitud (la pérdida en altura). No corrijas la Va con la temperatura: cambia con la masa, no con la densidad. Lo que sube con la altura y el calor es la TAS, unos 2 % por cada 1.000 ft.

Quédate con
  • IAS → CAS → EAS → TAS → GS: una corrección cada vez.
  • Manual y arcos en IAS: no cambian con la altitud.
  • Altura y calor: TAS mayor que IAS, +2 % por 1.000 ft.
Ejemplo resuelto · de la aguja al GPS
Datos
IAS 90 kt · 6.000 ft de altitud de presión · 25 °C · 15 kt de cara
CAS
90 − 2 (tabla de ejemplo) = 88 kt
EAS
88 kt: en ULM la compresibilidad no cuenta
Densidad
812 hPa y 25 °C → σ ≈ 0,77 → √σ ≈ 0,88
TAS
88 ÷ 0,88 ≈ 100 kt
Regla del 2 %
90 × 1,12 ≈ 101 kt: buena aproximación
GS
100 − 15 = 85 kt
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La velocidad de cada fase del vuelo

Perfil de un vuelo en 3DAvión de ejemplo · escala vertical exagerada y crucero acortado · velocidades en IAS
Del despegue, a la izquierda, a la toma, delante
Rotación · kt (km/h)
45 (83)
Vy · kt (km/h)
55 (102)
Final · kt (km/h)
45 (84)
Margen en el viraje
1,44 Vs
450 kg
El manual da las velocidades para 450 kg.
10 kt
Racha menos viento medio: 10 kt con rachas de 20 son 10.
30°
Inclinación del viraje de base a final.

Con 450 kg rotas a 45 kt, subes a Vx 47 hasta pasar los árboles y luego a Vy 55. Crucero y descenso van a 90 kt: los fija la potencia, no la masa. En base, 50 kt con flaps 15; virando a 30° la pérdida sube de 32 a 35 kt y te queda 1,44 Vs. En final, Vref 40 kt más 5 por rachas: 45 kt.

FaseVelocidadConfiguraciónPor qué esa
Rotación45 kt83 km/hLa del manual para despegarMargen sobre la pérdida para irse al aire sin forzarlo
Ascenso inicialVx · 47 kt87 km/hPotencia máximaLibrar obstáculos: más altura por metro
AscensoVy · 55 kt102 km/hPotencia máximaMás altura por minuto y mejor refrigeración
Crucero90 kt167 km/h75 % · limpioLlegar antes; 47 kt para durar y 60 kt para llegar lejos (crucero)
Descenso90 kt167 km/hPotencia reducida · limpioBajar sin acelerar hacia el arco amarillo
Base50 kt93 km/hFlaps 15Margen para virar: 1,54 Vs en recto
FinalVref · 40 kt + ½ racha75 km/hFlaps de aterrizaje1,3 Vs0 y suplemento por rachas
Toma≈ Vs0 · 31 kt57 km/hRecogida, motor reducidoEl avión agota la velocidad sobre la pista
Sin motorMejor planeo · 50 kt93 km/hLimpioLlegar lo más lejos posible

Avión de ejemplo, 450 kg, en IAS. Con menos masa, las que salen de la pérdida bajan × √(masa ÷ 450); crucero y descenso no, porque se eligen por potencia.

Velocidad objetivo
La IAS que buscas en cada fase. Se sujeta con la actitud; la potencia decide si subes o bajas.
Margen sobre la pérdida× Vs
Tu velocidad dividida por la de pérdida en esa configuración y con esa carga. En final, 1,3.
Suplemento por rachas+ ½ racha
Lo que se añade a la Vref con viento racheado: la mitad de la diferencia entre racha y viento medio (aproximación).
Pérdida en virajeVs × √n
Virando nivelado el ala carga n veces el peso y la pérdida sube con su raíz: a 30°, × 1,07; a 45°, × 1,19; a 60°, × 1,41 (virajes).
Por qué pasa

Cada fase pide una cosa: al despegar, margen sobre la pérdida; al subir, ángulo o régimen; en crucero, tiempo o combustible; al llegar, margen para virar y una toma corta. El manual traduce cada objetivo a una IAS para la masa máxima. Con menos masa, las que salen de la pérdida bajan con su raíz; si mantienes las del manual vas sobrado, pero la toma se alarga.

Entre fases, la velocidad se cambia con actitud y potencia: para frenar nivelado antes del circuito, reduce potencia y sube el morro poco a poco; los flaps, solo por debajo de VFE (potencia y palanca). En el viraje de base a final el ala carga más y la pérdida sube: a 50 kt con flaps 15, hasta 45° conservas 1,3 Vs; más inclinado, no (de base a final).

Quédate con
  • El manual da cada velocidad para la masa máxima.
  • Final: 1,3 Vs0 + ½ racha, en IAS.
  • Virando, la pérdida sube: viraje a final suave.
Ejemplo resuelto · 360 kg, viento 10 kt con rachas de 20 y viraje a final a 45°
Masa
√(360 ÷ 450) ≈ 0,894
Rotación
45 × 0,894 ≈ 40 kt
Vref
1,3 × 31 × 0,894 ≈ 36 kt
Final
36 + ½ × (20 − 10) = 41 kt
Base a 45°
44,7 kt · pérdida 29,0 × 1,19 ≈ 34,5 kt → 1,30 Vs
#

Números que caen

+2 % / 1.000 ftTAS ≈ IAS más un 2 % por cada 1.000 ft. A 6.000 ft, un 12 % más.
TAS = IASSolo a nivel del mar en atmósfera estándar: 15 °C y 1013,25 hPa.
1,3 Vs0Velocidad de referencia en final, en IAS. Con Vs0 de 57 km/h, ≈ 74 km/h.
+ ½ rachaSuplemento sobre la Vref: con 10 kt y rachas de 20, +5 kt.
× √masaPérdida, Vref, Va y mejor planeo: un 20 % menos de masa, un 10 % menos de velocidad.
!

Trampas del examen

Opción incorrecta más elegida en las preguntas del tema · % de fallo real

Error típicoLa velocidad que pide la mínima potencia para no perder altura es la de planeo.
CorrectoEs la de mínima potencia requerida. La de mejor planeo es la de mínima resistencia, más rápida.
57 %7 resp.
Error típico«CAS = IAS + error de instalación» es la afirmación falsa.
CorrectoEsa es cierta. La falsa es «EAS = IAS + compresibilidad»: la compresibilidad se corrige sobre la CAS.
40 %10 resp.
Error típicoUn día caluroso y en altura, la TAS es menor que la IAS.
CorrectoEs mayor: con calor y altura el aire es menos denso y, para la misma IAS, vas más deprisa.
38 %16 resp.
Error típicoLa IAS es la velocidad real del aire en el que se desplaza el avión.
CorrectoEsa es la TAS. La IAS es la que indica el anemómetro.
23 %22 resp.
Error típicoLa TAS es la velocidad sobre el suelo.
CorrectoLa TAS es respecto al aire. Sobre el suelo es la GS: la TAS más o menos el viento.
19 %27 resp.

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