Diseño y construcción de un avión ligero

El libro "Diseño y construcción de un avión ligero - El joven aerotécnico", escrito por Santos Nieto y editado por primera vez en abril de 1945, se imprimió en Barcelona, en la imprenta de la revista "Ibérica", en su tercera edición en octubre de 1950.

Esta es la edición de 1945.

OBSERVACIONES PRE-TRAZADO

Antes de efectuar el trazado del avión y a objeto de emplazar y disponer correctamente los diversos órganos que hasta aquí hemos estudiado, vamos a considerar las siguientes normas generales:

ALA: la resultante de todas las fuerzas de sustentación que actúan sobre el ala, se considera aplicada al centro de presión. Es conveniente que las oscilaciones de éste a diversos ángulos de ataque del ala tengan lugar alrededor del centro de gravedad del avión, a fin de que no se produzcan desequilibrios importantes que afectarían la estabilidad longitudinal.

Considerado el avión en línea de vuelo, el ala. debe emplazarse con un determinado ángulo de incidencia, cuyo valor dependerá del tipo de perfil utilizado y de las características del avión. Para este proyecto he adoptado 3 grados. Entre otras ventajas, ello facilitará el decalaje.

EMPENAJE HORIZONTAL: La longitud de cola o distancia entre el centro de gravedad del avión y el centro de presión del empenaje horizontal, debe tener un valor comprendido entre 2 y 3 veces el que corresponde a la cuerda media del ala. En base a esta distancia, podremos por consiguiente, emplazar este órgano.

El valor de la longitud, de cola podrá deducirse más exactamente aplicando la siguiente fórmula debida a Lepresle :

en que y de acuerdo a la figura 57.

EMPENAJE VERTICAL: Por regla general el eje de giro del empenaje vertical se sitúa con respecto al centro de gravedad del avión a una distancia aproximadamente igual a la que se halla situado el correspondiente en el empenaje horizontal. Por otra parte, el emplazamiento debe realizarse de forma que su centro de presión quede ligeramente por encima de la horizontal del centro de gravedad del avión.

FUSELAJE: Según queda establecido en el Capítulo I, el fuselaje debe satisfacer a dos condiciones esenciales :

a) Como clemente de conexión, sirviendo de apoyo al motor, ala, tren de aterrizaje y planos de cola.

b) Como elemento de sostén, alojando la carga útil, poseyendo un habitáculo adecuado y permitiendo la instalación sencilla de los sistemas de comandos.

El habitáculo debe ser espacioso, de forma que el piloto se sienta cómodo y seguro en su interior. Para determinar sus dimensiones con bastante exactitud, es conveniente que el proyectista se haga construir un muñeco de acuerdo a la fig. 58. Puede realizarse en madera terciada con. articulación en los miembros.

El habitáculo debe estar convenientemente protegido por un parabrisas de material plástico, que permita la máxima visibilidad. El tablero de instrumental de vuelo y motor debe estar colocado en una posición tal, que facilite las lecturas con rapidez y comodidad. Los comandos de motor deben ser fácilmente diferenciables y de manejo sencillo,

Finalmente, se aconseja la instalación de una torre anticapotaje, que proteja la vida del piloto en cualquier accidente de esta índole.

MOTOR: Situado en la parte anterior del fuselaje, es conveniente que el eje de tracción se emplace ligeramente por encima del centro de gravedad del avión. De esta manera, cuando el motor se detenga por cualquier causa ajena o no al piloto, el avión tendrá tendencia a cabrear.

Muy importante es la cota de seguridad x (Fig. 59), establecida para evitar que la hélice choque contra el suelo, lo que ocasionaría su destrucción.

Puesta la máquina en tierra, en línea de vuelo, con el tren de aterrizaje comprimido y las ruedas aplastadas (caso más desfavorable que se produce en un aterrizaje brusco), esta distancia x será de 200 mm. como mínimo.

Cuando se proceda al emplazamiento de los tanques de gasolina, deberá observarse (Si el motor no tiene bomba aspirante), que exista una diferencia de nivel entre la salida de dichos tanques y la entrada al motor, suficiente para que el combustible circule por gravedad.

TREN DE ATERRIZAJE: Su fijación al fuselaje o alas, se hará generalmente delante del centro de gravedad del avión, para disminuir el peligro de capotaje. Para los mismos fines, el ángulo θ (teta) de la figura 59, que forma el montante principal y la perpendicular a la línea de tierra, debe variar desde 2 a 6 grados, valor éste que se puede aumentar hasta 10 cuando las ruedas están equipadas con frenos. Finalmente el ángulo α (alfa), no será inferior a 13 grados.

TRAZADO

Los elementos de juicio hasta aquí reunidos, nos permitirán efectuar el trazado del avión. Es conveniente dibujar en primer término el fuselaje y referidos a él los demás órganos: ala, planos de cola, motor, tren de aterrizaje, etc., realizando un croquis de escala 1/10, sobre el que se irán depurando los primeros trazos, hasta lograr un avión que, llenando los requisitos preestablecidos, posea líneas bellas y sencillas. Seguidamente se efectúa el diseño detallado en la forma que muestra la fig. 60.

CENTRAJE

La determinación del centro de gravedad (centraje), se realiza inmediatamente después del trazado con el siguiente objeto: Si su posición (con respecto a la profundidad de la cuerda media del ala), no estuviese dentro de los límites establecidos a tal efecto (véase pág. 27), se debe proceder a un reajuste en la distribución de pesos. A ¿continuación se desarrolla el centraje analítico del proyecto en estudio:

CENTRAJE ANALÍTICO: Para su ejecución es necesario obtener previamente el peso de cada uno de los elementos integrantes, así como determinar el correspondiente centro de gravedad.

Emplazados estos elementos correctamente en una vista de perfil del avión como indica la fig, 61, se refieren sus distancias a un sistema de coordenadas cuyo eje de abscisas puede ser la «línea de tierra» y el de ordenadas la perpendicular a éste, que pasa por el extremo del cubo de la hélice. |

Con los resultados de estas mediciones procederemos a confeccionar una tabla de pesos y momentos (Tabla núm. 3).

En una segunda vista en perfil del avión (fig. 62), en la que previamente se habrá proyectado la cuerda media del ala (Cm), se trasladan los valores obtenidos y por los puntos determinados se levantan perpendiculares a los respectivos ejes de coordenadas; el punto de unión de estas rectas determina el centro de gravedad del avión.

El valor de la cuerda media correspondiente al ala del proyecto es de 1,550 m. Como el centro de gravedad se halla a 0,440 de su borde de ataque, obtendremos en porcentaje este valor, de la siguiente manera:

Como puede verse, la posición del centro de gravedad es correcta, ya que este porcentaje se halla comprendido dentro de los límites establecidos.

VERIFICACIÓN DEL CENTRO DE GRAVEDAD.—Creo de interés la inclusión de un método práctico para verificar la posición del centro de gravedad del avión, una vez construido éste y que aconsejo realizar antes de efectuar los primeros vuelos de ensayo.

Se dispone el avión sobre tres balanzas, como indica la figura 63, de modo que su posición sea en «línea de vuelo». La distancia X que nos indicará la posición del centro de gravedad, se obtiene mediante la fórmula :

lógicamente, la suma de pesos obtenida al reunir los valores encontrados en las tres balanzas, debe coincidir con el peso determinado en el centraje analítico. |