Sujeto en el banco, el avión no avanza. Cada segundo la hélice traga 51 kg de aire y lo lanza 35,2 m/s más rápido hacia atrás: 51 kg/s × 35,2 m/s ≈ 1.782 N, 182 kgf. Es la tracción máxima con estos gases, pero la potencia útil, T × V, es cero: los 49,8 kW que llegan al eje a 4.698 rpm se van en mover aire, y el rendimiento es 0.
| Dónde va y qué haceCómo se suele llamarEjemplos | |
|---|---|
| Hélice tractora | Delante del motor: tira del avión lanzando aire hacia atrásCómo se suele llamarTracciónEjemplosLa mayoría de los ULM de tres ejes, como el del ejemplo |
| Hélice propulsora | Detrás del motor: empuja el avión lanzando aire hacia atrásCómo se suele llamarEmpujeEjemplosPendulares, autogiros, paramotores y algunos ULM de tres ejes |
| Reactor | Acelera aire y gases de la combustión y los expulsa por la toberaCómo se suele llamarEmpujeEjemplosAviones de reacción |
La física es la misma en los tres casos: una masa de aire acelerada hacia atrás. El examen usa tracción y empuje como sinónimos.
Para que el avión vaya hacia delante, la hélice tiene que lanzar aire hacia atrás: es acción y reacción, como el ala que empuja aire hacia abajo para sostenerse (Bernoulli y Newton). La tracción es la masa de aire que pasa cada segundo por el disco multiplicada por lo que la aceleras: T = masa por segundo × Δv. Da igual que la hélice tire desde delante o empuje desde detrás: es la misma fuerza.
Parado, el aire solo llega por la succión de la hélice: pasa poco y sale muy acelerado, y la tracción es máxima. Al ganar velocidad pasa mucho más aire, pero la hélice lo acelera menos y la tracción baja. Mover mucho aire despacio desperdicia menos energía que lanzar poco aire muy deprisa: por eso las hélices son grandes y giran despacio, con reductora. Cómo coge la pala su ángulo de ataque está en paso y resbalamiento.
Con el 85 % de gases la tracción disponible corta a la necesaria a 90 kt: ahí T = D y el avión vuela nivelado sin acelerar. Más despacio sobra tracción para acelerar o subir; más deprisa, falta. El motor da 44,9 kW, el 75 % de su potencia, y gasta unos 15,1 L/h.
| TracciónPotencia | |
|---|---|
| Qué es | Una fuerza: N o kgfPotenciaFuerza × velocidad: kW o CV |
| Disponible, paso fijo | Máxima parado; baja al ganar velocidadPotenciaCero parado; sube con la velocidad |
| Necesaria, nivelado | La resistencia: mínima hacia 45–50 kt, la de mejor planeoPotenciaResistencia × velocidad: mínima algo más despacio (las dos velocidades) |
| Donde más sobra | Mejor ángulo de subida: VxPotenciaMejor régimen de subida: Vy (Vx y Vy) |
| Donde se cortan | Velocidad máxima niveladaPotenciaLa misma velocidad máxima |
Las curvas de potencia disponible y requerida, con el régimen de ascenso, están en potencia y régimen.
La hélice da cada vez menos tracción al acelerar, y el avión pide una resistencia en U con el mínimo hacia 45–50 kt. Donde la disponible pasa por encima de la necesaria, sobra tracción y el avión puede acelerar o subir. Donde se cortan, T = D: es la velocidad a la que vuela nivelado con esos gases. A todo gas, ese cruce es la velocidad máxima nivelada.
Multiplica cada punto por su velocidad y tienes las curvas de potencia: la disponible sale de cero y crece, la necesaria tiene su mínimo algo más despacio, y el cruce no se mueve. El motor tiene que dar la potencia útil dividida por el rendimiento, y el consumo va con esa potencia: con el mismo avión, la misma altitud y la misma velocidad, más resistencia son más litros por hora. El viento cambia los litros por milla, no por hora (el viento en crucero).
Recto, nivelado y a velocidad constante, la tracción iguala a la resistencia: fuerza neta cero (las cuatro fuerzas). Si das gases y sujetas la altura, la tracción supera a la resistencia y el avión acelera. Pero la resistencia crece con la velocidad: la fuerza neta se apaga sola y el avión se queda en el nuevo cruce, con más velocidad. No acelera sin fin.
Con la palanca quieta pasa otra cosa: el ala mantiene su ángulo de ataque y su velocidad, y la tracción que sobra sube el avión (subir o acelerar). El examen pregunta las dos versiones: «acelera y acaba subiendo» si no tocas la palanca, y «gana velocidad» si mantienes el vuelo nivelado. La potencia que sobra es la misma; solo cambia si se guarda en altura o en velocidad (subir es ganar energía).
| Con la misma IAS | Al subir la altitud de densidadPor qué |
|---|---|
| Potencia del motor | Baja: ≈ 3 % cada 1.000 ft, sin turboPor quéCada cilindro aspira el mismo volumen con menos masa de aire y quema menos combustible (potencia y densidad) |
| Tracción de la hélice | Baja: −18 % parado a 6.000 ftPor quéCada vuelta mueve menos kilos de aire, y el motor da menos |
| «Eficiencia de la hélice» | El examen responde «se reduce»Por quéLo que baja de verdad es la tracción; el rendimiento, útil ÷ eje, casi no cambia. Es el criterio de hélices |
| Resistencia | No cambiaPor quéLa IAS ya mide la presión dinámica, ½·ρ·V², que es la que frena |
| Potencia necesaria | SubePor quéMisma resistencia, pero más TAS: potencia = D × TAS (IAS y TAS) |
| Velocidad máxima | Baja: 98 → 88 kt IAS a 6.000 ftPor quéMenos tracción disponible frente a la misma necesaria |
Avión de ejemplo, 450 kg, todo gas. Con más masa todo empeora a la vez: más resistencia inducida y más peso que subir.
Con aire menos denso el motor atmosférico pierde potencia y la hélice, a las mismas vueltas, mueve menos kilos de aire: la tracción disponible baja por las dos vías. El examen lo llama «menos eficiencia de la hélice», pero lo que cae es la tracción; el rendimiento casi no cambia.
A la misma IAS el avión vuela con la misma presión dinámica, así que la resistencia es la misma. Pero esa IAS es más TAS, y la potencia necesaria, resistencia × TAS, sube. Menos disponible y más necesaria: baja la velocidad máxima, sube menos y acelerar cuesta más. El calor y la humedad hacen lo mismo, porque suben la altitud de densidad. En la gráfica del bloque 2 puedes moverla.
| T = D | Recto, nivelado y a velocidad constante. Si T > D, el avión acelera o sube. |
| Potencia útil = T × V | Parado, V = 0: la tracción es máxima y la potencia útil, cero. |
| 80–85 % | Rendimiento de una buena hélice en crucero; parado, 0 %. El ejemplo da 82 % a 90 kt. |
| ≈ 3 % / 1.000 ft | Potencia que pierde un motor atmosférico al subir la altitud de densidad: queda un 81 % a 6.000 ft. |
| + rpm → + T | Con paso fijo, más gases y más rpm dan más tracción. |
Opción incorrecta más elegida en las preguntas del tema · % de fallo real
La primera es del propio tema, donde casi nadie falla. Las otras cuatro son preguntas del banco sobre estos mismos conceptos.
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