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Principios de vuelo · tema 13

Virajes

19 conceptos67 preguntas21 % de fallo medioLectura: 13 min
En 30 segundos
  • Vira la componente horizontal de la sustentación; la vertical tiene que seguir igualando al peso.
  • Más alabeo, más factor de carga: n = 1 / cos φ, y la pérdida sube con √n.
  • El radio crece con la velocidad al cuadrado; lento, inclinado y con derrape cerca del suelo es la trampa.
1

Por qué vira: la sustentación inclinada

Fuerzas en el viraje en 3DVista desde atrás · viraje a la izquierda · flechas en g (veces el peso)
Azul: sustentación y la parte que hace virar · gris: la parte vertical
Factor de carga
1,00 g
Vertical / peso
87 %
Hace virar
0,50 g
Trayectoria
Baja
30°
Con los alerones inclinas el ala y, con ella, la sustentación.
1,00 g
Para no bajar con 30° hacen falta 1,15 g: n = 1 / cos φ.

Con 30° la sustentación se inclina: su parte horizontal te hace virar, pero la vertical es solo el 87 % del peso. Bajas y el morro cae. Tira hasta 1,15 g: más ángulo de ataque a la misma velocidad.

Viraje
Cambio de dirección de la trayectoria. Necesita una fuerza neta dirigida hacia el centro de la curva.
Velocidadvector
Rapidez y dirección a la vez. Virando a velocidad constante cambia la dirección, y eso ya es una aceleración.
Fuerza neta
Suma de todas las fuerzas sobre el avión. En vuelo recto y nivelado es cero; en un viraje apunta hacia el centro.
Fuerza centrípeta
La fuerza neta que curva la trayectoria hacia el centro. En el viraje la pone la componente horizontal de la sustentación.
Fuerza centrífugaaparente
La que notas a bordo, igual y opuesta a la centrípeta. Vista desde fuera no existe: es el avión, que tiende a seguir recto.
Sustentación
Fuerza del ala perpendicular al viento relativo y a la envergadura: se inclina con las alas. Más en Fuerzas aerodinámicas.
Peso
Fuerza de la gravedad sobre la masa del avión. Siempre vertical hacia abajo, alabees lo que alabees.
Componentes de la sustentación
Al alabear se reparte en una parte vertical, que sostiene el peso, y una horizontal, que hace virar.
Ángulo de alabeoinclinación · φ
Inclinación de las alas respecto al horizonte. Se pone con los alerones.
Por qué pasa

Para cambiar de dirección hace falta una fuerza que empuje hacia el centro de la curva. El avión no tiene otra a mano que la sustentación: al alabear, el ala la inclina y su componente horizontal tira del avión hacia dentro. Esa es la fuerza centrípeta. A bordo la notas al revés, como una fuerza centrífuga que te aprieta contra el asiento.

La componente vertical es ahora menor que la sustentación entera. Si solo alabeas, ya no iguala al peso y el avión baja con el morro cada vez más abajo. Para mantener la altura hay que tirar de la palanca: más ángulo de ataque, más sustentación. El viraje se inicia con alerones y pedal a la vez, y la profundidad se ajusta en cuanto el avión se inclina.

Quédate con
  • La horizontal hace virar; la vertical sostiene el peso.
  • Solo alerones: la vertical no llega y el avión baja.
  • Viraje nivelado: tirar para subir el ángulo de ataque.
2

Factor de carga, pérdida y resistencia en el viraje

Línea azul: n = 1 / cos φ en viraje nivelado y coordinadoEje horizontal: alabeo
AlabeoCargaVs en virajeVs subeInducida
0°1,00 g65 km/h—×1
15°1,04 g66 km/h+2 %×1,07
30°1,15 g70 km/h+7 %×1,33
45°1,41 g77 km/h+19 %×2
60°2,00 g92 km/h+41 %×4
≈ 75,5°4,00 g130 km/h+100 %×16

Avión de ejemplo: Vs1 65 km/h (35 kt) en vuelo recto, límite +4 g, Va 130 km/h (70 kt). Viraje nivelado y coordinado; resistencia inducida comparada a la misma velocidad.

Factor de cargan · g
Sustentación dividida por el peso. En vuelo recto vale 1; en un viraje nivelado, 1 / cos φ.
Viraje nivelado y coordinado
Sin ganar ni perder altura y con la bola centrada. Es la condición en la que vale n = 1 / cos φ.
Resistencia inducida
La que acompaña a la sustentación. A la misma velocidad crece con el cuadrado del factor de carga.
Por qué pasa

Para que la vertical siga igualando al peso, la sustentación entera tiene que crecer: n = 1 / cos φ. Hasta 30° apenas cambia; a partir de 45° se dispara, y a 60° el ala sostiene el doble del peso. No depende de la velocidad, del peso ni de la altitud: solo del alabeo. Un avión más pesado tiene el mismo factor de carga, pero necesita más sustentación.

El ala da esa sustentación extra con más ángulo de ataque, y el ángulo crítico no cambia: la pérdida llega antes, a Vs × √n. La resistencia inducida crece con n² y a 60° se multiplica por cuatro: hace falta potencia para no perder velocidad. La escena de la pérdida en viraje lo muestra en 3D, y el tema de factor de carga lo desarrolla fuera del viraje. A los 4 g del ejemplo se llega con unos 75,5°, justo en Va.

Quédate con
  • n = 1 / cos φ: 1,15 a 30°, 1,41 a 45°, 2 a 60°.
  • Pérdida en viraje: Vs × √n, +41 % a 60°.
  • Alabeo constante: factor de carga constante.
Ejemplo resuelto · avión de ejemplo
Datos
Vs1 65 km/h · viraje nivelado a 45°
Factor de carga
n = 1 / cos 45° ≈ 1,41
Raíz
√1,41 ≈ 1,19
Vs en viraje
65 × 1,19 ≈ 77 km/h
Inducida
1,41² ≈ 2 → el doble a la misma velocidad
3

Radio y régimen: lo que manda la velocidad

Radio y régimen de viraje en 3DVista desde arriba · distancias a escala, avión no a escala · tiempo acelerado
Azul: tu viraje · gris: el viraje estándar a la misma velocidad
Radio
378 m
Régimen
7,0 °/s
Vuelta de 360°
51 s
Factor de carga
1,15 g
90 kt · 167 km/h
El radio crece con el cuadrado de la velocidad.
30°
Más alabeo: más carga, menos radio, más régimen.
Viento

A 90 kt y 30° describes un círculo de 378 m de radio a 7,0 °/s: la vuelta completa dura 51 s. El viraje estándar a esta velocidad pide unos 14° y tarda 2 min.

Radio de virajer
Radio de la circunferencia que describe el avión. En viraje nivelado, r = V² / (g · tan φ), con la TAS.
Régimen de viraje°/s
Grados de rumbo que cambias por segundo. Crece con el alabeo y baja con la velocidad.
Viraje estándar3 °/s
Régimen de 3° por segundo: 180° en 1 min y 360° en 2 min. El alabeo que pide depende de la velocidad.
Masa de aire
El aire en el que vuelas. Con viento uniforme se mueve entera respecto al suelo, y el avión con ella.
Por qué pasa

La fuerza que curva la trayectoria es la componente horizontal, que con el mismo alabeo no cambia. Cuanto más rápido vas, más cuesta curvar: el radio crece con el cuadrado de la velocidad. Al doble de velocidad y con el mismo alabeo, el círculo es cuatro veces mayor y la vuelta dura el doble. A la misma velocidad, más alabeo es más factor de carga, menos radio y más régimen.

El viento no cambia nada de esto dentro de la masa de aire: la IAS, el radio y el régimen son los mismos. Cambian la traza sobre el suelo y la velocidad respecto a él. Al pasar a viento en cola la GS sube y el terreno parece correr más, pero el avión no pierde sustentación; solo un gradiente o una cizalladura cambian de verdad la velocidad del aire (viento y virajes en el ascenso). El coordinador de virajes marca el régimen estándar, y el viraje de 180° al entrar en nubes lo usa.

Quédate con
  • Radio ∝ V²: doble de velocidad, cuatro veces el radio.
  • Más alabeo: menos radio y más régimen.
  • Viento uniforme: cambia la traza en el suelo, no la IAS.
Ejemplo resuelto · avión de ejemplo a 90 kt
Datos
TAS 90 kt = 46,3 m/s · alabeo 30°
Radio
46,3² ÷ (9,81 × 0,577) ≈ 378 m
Régimen
46,3 ÷ 378 ≈ 0,122 rad/s ≈ 7,0 °/s
Vuelta de 360°
360 ÷ 7,0 ≈ 51 s
A 45 kt y 30°
radio ≈ 95 m · 14 °/s
Estándar a 90 kt
tan φ = 0,0524 × 46,3 ÷ 9,81 → φ ≈ 14°
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Virajes ascendentes y descendentes: la tendencia a cerrarse

Viraje ascendente y descendente en 3DAvión de ejemplo a Vy 55 kt · envergadura 10,7 m · radio y puntas no a escala
Azul: la punta exterior · gris: la interior · las bolas son tramos de igual tiempo
Punta exterior
+6,6 km/h
Ángulo de ataque
Exterior +0,5°
Tendencia
Se cierra
Resistencia inducida
×1,33
+700 ft/min
Recto a Vy, el ejemplo sube a 700 ft/min.
30°
Criterio habitual: menos de 20° nivela, 20–45° se mantiene, más de 45° se cierra.

Con 30° la punta exterior recorre un círculo mayor en el mismo tiempo: va 6,6 km/h más rápida y su ala sustenta más. Subiendo, las dos puntas ganan la misma altura, pero la exterior avanza más: su trayectoria es más tendida y lleva más ángulo de ataque. Velocidad y ángulo suman, así que el viraje tiende a cerrarse más: alerón de contra. Además la resistencia inducida se multiplica por 1,33 y te queda menos régimen de ascenso.

Tendencia al sobrebanqueo
Tendencia del avión a aumentar solo el alabeo en virajes cerrados: el ala exterior va más rápida y sustenta más.
Alerón de contra
Alerón hacia fuera del viraje para sostener el alabeo cuando el avión tiende a cerrarse, con la bola centrada.
Viraje ascendente
Viraje subiendo. Con la misma potencia, el régimen de ascenso es menor que en recto.
Viraje descendente
Viraje bajando, como en el circuito. La tendencia a cerrarse es menor que subiendo.
Por qué pasa

Las dos semialas giran alrededor del mismo centro, pero la exterior recorre un círculo mayor en el mismo tiempo: va más rápida y sustenta más. Según el criterio habitual de los manuales de vuelo, por debajo de unos 20° la estabilidad lateral gana y el avión tiende a nivelar; entre 20° y 45° se queda con el alabeo; por encima de 45° tiende a cerrarse y hay que sostenerlo con alerón de contra.

Subiendo, las dos puntas ganan la misma altura, pero la exterior avanza más: su trayectoria es más tendida y lleva más ángulo de ataque. Velocidad y ángulo se suman y la tendencia a cerrarse crece; bajando, la interior lleva más ángulo y se reduce. Y la carga extra cuesta resistencia inducida: virar resta régimen de ascenso, así que se sube virando con poco alabeo (actuaciones en ascenso).

Quédate con
  • Se inclina solo: alerones hacia fuera, no pedal ni profundidad.
  • Virando en ascenso tiende más a cerrarse.
  • Viraje en ascenso: menos régimen, alabeo suave.
Ejemplo resuelto · avión de ejemplo a Vy
Datos
Vy 55 kt = 28,3 m/s · 30° · envergadura 10,7 m
Radio
28,3² ÷ (9,81 × 0,577) ≈ 141 m
Puntas
5,35 × cos 30° ≈ 4,6 m → radios de 146 y 137 m
Velocidades
≈ 29,2 y 27,4 m/s: unos 7 km/h de diferencia
Sustentación
(29,2 ÷ 27,4)² ≈ 1,14 → ≈ 14 % más en la punta exterior
A 700 ft/min
la punta exterior lleva ≈ 0,5° más de ángulo de ataque
5

Coordinación y viraje lento: de base a final

De base a final en 3DCircuito por la izquierda · escala vertical comprimida, avión no a escala · tendencias cualitativas
Las bolas de las puntas pasan a ámbar cerca del ángulo crítico y a rojo al llegar
Bola
Fuera (dcha.)
Vs en viraje
70 km/h
Margen
+10 km/h
Entra antes
La interior
80 km/h
Vs1 del ejemplo: 65 km/h.
30°
Poco alabeo: radio grande y te pasas del eje.
Interior 60 %
Interior: pie izquierdo en este viraje.

Derrape: sobra pie interior, el morro apunta dentro del viraje y la cola sale hacia fuera. La bola se va hacia fuera. El ala exterior acelera y el avión quiere inclinarse más; si lo frenas con alerón de contra y tiras, el ala interior es la primera en llegar al ángulo crítico.

ResbaleDerrape
Qué pasaSobra alabeo para lo que gira el morro, o pie exteriorSobra pie interior para el alabeo que llevas
BolaHacia dentro del virajeHacia fuera del viraje
Morro y colaEl avión cae de lado hacia el ala bajaEl morro apunta dentro y la cola sale hacia fuera
Cómo se corrigePie del lado de la bola, el interior, o menos alabeoMenos pie interior: pie del lado de la bola
Si entra en pérdidaSuele caer el ala alta y el avión tiende a nivelarCae el ala interior: entrada en barrena hacia dentro
UsoA propósito, para perder altura en final sin ganar velocidadNinguno: no se busca nunca

«Pisa la bola»: pedal del lado hacia el que se ha ido la bola.

Viraje coordinado
Alerones y pedal a la vez, en la proporción justa: bola centrada y el morro siguiendo la trayectoria.
Guiñada adversa
Al alabear, el morro se va al lado contrario por la resistencia del alerón que baja. Se compensa con pedal al mismo lado que la palanca. Más en Estabilidad.
Mandos cruzados
Pedal hacia un lado y alerón hacia el otro. En un viraje lento y cerca del suelo es la receta de la barrena.
Viraje de base a final
Último viraje del circuito: unos 90° a baja altura y baja velocidad para alinearse con la pista.
Por qué pasa

Al meter alabeo, el alerón que baja da más resistencia y el morro se va al lado contrario. Por eso el viraje se inicia con alerones y pedal a la vez, y después se ajusta la profundidad. El pedal no inclina el avión: hace que el morro siga la trayectoria y que la bola quede centrada.

El peligro está en el viraje de base a final. Si te pasas del eje, la tentación es cerrar con pie interior sin inclinar más: el avión derrapa, el ala exterior acelera y quiere inclinarse más, y la frenas con alerón de contra. El ala interior queda con más ángulo de ataque y, si además tiras, entra antes en pérdida: una barrena hacia dentro a pocos cientos de pies. Es el mismo error que intentar volver a la pista tras un fallo de motor en el despegue.

Quédate con
  • Iniciar el viraje: alerones y pedal juntos, luego profundidad.
  • Pisa la bola: pedal del lado donde está.
  • Base a final: nunca cerrar el viraje con pie interior.
6

Viraje cerrado y espiral picada

Viraje cerrado y espiral picada en 3DSecuencia simplificada con cifras del avión de ejemplo · distancias a escala, avión no a escala
Rojo: tramo por encima de +4 g o de la VNE · línea vertical: cada 250 ft
Fase
Espiral picada
Velocidad
212 km/h
Factor de carga
+2,8 g
Altura perdida
347 ft
48 %
60°
Cuanto más inclinado, más rápido se cierra la espiral.
Cómo recuperas

Espiral picada: el alabeo crece y la velocidad se dispara. Si aflojas la palanca en un viraje de 60°, la componente vertical ya no sostiene el peso: el morro cae, el alabeo tiende a crecer y la velocidad se dispara. Las alas siguen volando: no es una barrena.

Viraje cerrado45° o más
Viraje con mucho alabeo. Pide tirar con fuerza, vigilar la altura y, a menudo, más potencia.
Espiral picada
Viraje descendente cada vez más inclinado y rápido, con las alas volando. La velocidad y la carga suben deprisa.
Recuperación de la espiral
Gases a ralentí, alas niveladas con alerones y pedal coordinados y recogida suave sin pasar de los límites.
Por qué pasa

En un viraje cerrado la componente vertical es una parte pequeña de la sustentación. Si aflojas la palanca deja de sostener el peso, el morro cae y la velocidad sube; con la tendencia a cerrarse, el alabeo crece. Es la espiral picada: a diferencia de la barrena, el ala no está en pérdida y la velocidad no para de subir.

Tirar sin nivelar no saca de la espiral: con 60° de alabeo solo la mitad de lo que tiras levanta el morro y el resto cierra el giro, hasta pasar del límite de carga por encima de Va. El orden es ralentí, alas niveladas y recogida suave. Sin horizonte visible es la espiral mortal, y los virajes cerrados se practican con instructor en las maniobras.

Quédate con
  • Espiral: velocidad subiendo; barrena: lenta y en pérdida.
  • Orden: ralentí, alas niveladas, recoger suave.
  • Tirar con alabeo cierra la espiral y sobrecarga.
Ejemplo resuelto · salir de la espiral
Datos
espiral a 60° · hace falta +1 g neto hacia arriba
Con 60°
n × cos 60° − 1 = 1 → n = 4 g, el límite
Hacia el centro
4 × sin 60° ≈ 3,5 g: la espiral se cierra
Alas niveladas
n − 1 = 1 → n = 2 g
#

Números que caen

n = 1 / cos φFactor de carga en viraje nivelado: 1,15 a 30°, 1,41 a 45°, 2 a 60°.
Vs × √nVelocidad de pérdida en viraje: +7 % a 30°, +19 % a 45°, +41 % a 60°.
r = V² / (g · tan φ)Doble de velocidad, cuatro veces el radio. Más alabeo, menos radio.
3 °/sViraje estándar: 360° en 2 min. A 90 kt pide unos 14° de alabeo.
× n²Resistencia inducida a la misma velocidad: ×1,33 a 30°, ×4 a 60°.
!

Trampas del examen

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

Error típicoLa componente horizontal de la sustentación hace descender al avión.
CorrectoHace virar: es la fuerza centrípeta. Se baja cuando la vertical no iguala al peso.
58 %24 resp.
Error típicoSi en un viraje coordinado el avión aumenta solo el alabeo, se corrige con el timón de profundidad.
CorrectoCon alerones hacia fuera del viraje. La profundidad sostiene la altura; el pedal, la bola.
58 %24 resp.
Error típicoLa componente vertical de la sustentación contrarresta la fuerza centrífuga.
CorrectoContrarresta el peso. La centrífuga, vista desde a bordo, equilibra a la componente horizontal.
40 %25 resp.
Error típicoEn un viraje nivelado la sustentación debe ser igual al peso.
CorrectoDebe ser mayor: n veces el peso, 1,41 veces a 45°.
29 %21 resp.
Error típicoCon el alabeo constante, el factor de carga va aumentando durante el viraje.
CorrectoPermanece constante: en viraje nivelado solo depende del alabeo.
21 %28 resp.