Introducción Este curso tiene por objetivo que el piloto al finalizar pueda reconocer, diferenciar y utilizar los equipos de vuelo al máximo, garantice un buen desempeño en las pruebas prácticas y obtener una noción clara a la norma de vuelo solo en aeronaves bimotores. RENDIMIENTO En relación a su rendimiento las aeronaves bimotores en teoría son mono motores cuya potencia está dividida en dos unidades, si un motor falla se supone que ha perdido un 50% de su rendimiento en su potencia, pero la perdida real en ascenso llega hasta un 80% pues es en función para mantener una aeronave en vuelo nivelado. Cuando se agrega un segundo motor el rendimiento de la aeronave se perderá debido al peso adicional del motor y propela, estructura del avión y resistencia parásita, el estabilizador vertical tiende a ser más grande para compensar el Yaw con pérdida de motor. Además, aumenta la autonomía para una mayor distancia incrementando el wing spam y la resistencia parásita. Es por ello que agregar un segundo motor no siempre resulta en un incremento de rendimiento. Todo despegue en bimotores debe de considerarse crítico donde debe alcanzar lo más pronto posible la altitud de seguridad, donde al fallar alguna máquina pueda maniobrar para aterrizar de regreso. . Debido a que la velocidad iguala a la resistencia en vuelo recto y nivelado, si se incrementa la velocidad en un momento dado se igualará la resistencia, ya que la resistencia es la relación al cuadrado de la velocidad, una aeronave a 150 kts tendría una resistencia de 300 libras de arrastre, es por ello que ante un eventual aterrizaje de emergencia el piloto deberá de disponer de todos los frenos necesarios que tenga la aeronave. Debe de utilizarse la máxima potencia hasta alcanzar la altitud de maniobrabilidad. La reducción de potencia durante el ascenso inicial debe de tomarse con la seriedad del caso, ya que: 1. La falla de un motor es más frecuente a la hora de reducir la potencia. 2. Los motores no se ven forzados por el uso de alta potencia como generalmente se cree. 3. Los factores que realmente acortan la vida de un motor son “minutos RPM por milla de recorrido de pistón”. Ej: Un ascenso más lento a una potencia reducida prolonga el tiempo para alcanzar la altitud de crucero, requiriendo mayor cantidad de minutos R.P.M. y millas de recorrido de pistón, resultando en un mayor desgaste de los motores. Techo absoluto: Es el techo o la altitud cual una aeronave no puede subir más debido a la altitud densidad y con ambos motores operando a su máxima potencia, igualmente existe el techo absoluto con un motor, que por obvias razones es mucho más bajo, esto implica que la aeronave empezará a descender hasta mantenerse. Techo de servicio: Es la altitud de densidad máxima el cual le permite a una aeronave un régimen de ascenso de 100 fpm con ambos motores operando o un régimen de 50 fpm con una máquina operativa y la otra perfilada, ésta situación puede variar por el peso de la aeronave. Velocidad mínima de control en el aire (Vmca): Es la velocidad mínima de vuelo al cual una aeronave es direccionalmente controlable para condiciones de certificación de la aeronave, la Vmca deberá de tener los siguientes requisitos: 1. Motor inoperativo abanicando. 2. No más de 5° de banqueo sobre el motor operativo 3. Máxima potencia del motor operativo 4. Flaps en posición de despegue 5. Trenes arriba 6. Centro de gravedad lo más atrás posible Accelerate – Stop Distance: Una vez alcanzada la V1 y decide realizar un aborto de despegue, juega un papel muy importante la distancia necesaria para frenar un avión sin realizar un Runway Excursions. Accelerate – Go Distance: Determinará la distancia necesaria para continuar el despegue y ascenso para liberar un obstáculo de 50 pies seguido de una falla de motor at Lift Off o V1. Runway Excursions: Involucra a solo una aeronave, donde éste se sale o el mismo piloto genera fallas que hace que la aeronave se salga de la pista, también puede suceder por mal clima o falla de la aeronave. Este evento puede darse despegando o aterrizando, éste último por un rejected Take off mal ejecutado. Segmentos de despegue Primer Segmento: Empieza a los 35 pies y termina cuando el tren de aterrizaje se encuentra arriba asegurado. La potencia es la de despegue y el pitch es necesario para mantener la V2. Segundo Segmento: inicia con el tren arriba asegurado y termina con la altitud de retracción de flaps (500 pies AGL). Se mantiene la potencia de despegue y por regulación la aeronave debe ser capaz de cumplir una gradiente de ascenso mínima para bimotores de 2,4%. Segmentos de despegue Tercer Segmento: Empieza cuando ha alcanzado la altitud mínima de retracción de flaps y termina cuando los flaps están totalmente retraídos alcanzando la figura de avión limpio. Durante éste segmento se puede bajar el pitch para tener un ascenso muy ligero a fin de que este se acelere. Durante este segmento sigue en potencia de despegue, tren y flaps arriba. Segmentos de despegue Cuarto Segmento: Inicia cuando los flaps están arriba y hemos alcanzado la velocidad del avión en configuración limpia, se reduce la potencia a MCT (maximum continous thrust) el cual no tiene límite de operación a fin de alcanzar los 1,500 pies AGL. Entre el tercer y cuarto segmento debe de alcanzar una gradiente de ascenso de 1,2%. Motor Crítico vrs. Factor P Se considera motor crítico al motor que presenta mucho más adversidades de rendimiento cuando una máquina falla, consideración que se vuelve significante a bajas velocidades, en ascenso y con un alto poder. ¿Qué es el factor P? Es el efecto producido por la hélice en aviones bimotores ROTATIVOS, osea, donde ambos motores giran en sentido horario, siendo la pala que baja la que genera mayor fuerza de tracción, logrando que gire el avión sobre su eje longitudinal durante el ascenso. La fuerza asimétrica de la hélice hace que el avión quiera derrapar a la izquierda porque la pala que desciende tiene un ángulo de ataque mayor que la pala que asciende, produciendo una mayor tracción cuyo fenómeno se conoce como factor P, por lo que en cualquier otra posición el factor P desaparece. Condiciones para que se produzca el factor P Falla de motor izquierdo en bimotores cuyas hélices giran en sentido horario. Naríz positiva Viento relativo no impacta los 90° por una referencia de ángulo de ataque. Cuando no existe el factor P Recto y nivelado Descenso Bimotores contra rotativos El Turn & Bank es uno de los instrumentos que nos permite identificar cuando una máquina ha fallado, la bola siempre nos va a mostrar la máquina operando y hacia adonde debemos corregir. Otro instrumento es el fuel flow cuya indicación osila o se va al mínimo. Un “memory aid” que ayuda a identificar la máquina es “pie muerto, máquina muerta” V- SPEEDS V1: Es la velocidad de decisión mientras no la hayas alcanzado, despegas o no despegas, la V1 es la velocidad el cual el despegue no podrá ser abortado, una vez alcanzada ésta velocidad se debe quitar la mano de los aceleradores. Vr: o velocidad de rotación, es la velocidad el cual el piloto debe de aplicar el timón de profundidad, es el punto donde las alas generan sustentación para levantar la nariz de la aeronave V2: Es la velocidad mínima para mantener el avión en ascenso con un motor inoperativo, en aeronaves livianas conocida también como BLUE LINE, asciende con el mejor régimen posible. Vlof: Lift off Speed, es la velocidad donde todas las ruedas deben de desprenderse del terreno. Vs: Es la velocidad de Stall en configuración limpia, es la velocidad mínima el cual el avión deja de ser controlable. Vs1: Es la velocidad de Stall en configuración específica. Vso: Es la velocidad de stall en configuración de aterrizaje. Vfe: Velocidad máxima de extensión de flaps, Se utiliza para proteger la estructura de los flaps y el ala contra los posibles daños estructurales que pudiera ocasionar en una determinada posición. Vlo: Velocidad máxima de operación de trenes, es la velocidad máxima el cual los trenes pueden ser accionados con seguridad para su extensión o retracción Vle: Velocidad máxima de extensión de tren, es la velocidad máxima que por flujo de aire puede extender su tren. Velocidad máxima para desperfilar: Se utiliza la velocidad de maniobra para que el excesivo impacto de aire no lo desperfile demasiado rápido y desboque la hélice. Va: Velocidad de maniobra, es la velocidad máxima que permite accionar los controles en toda su amplitud sin que su actitud ocasiones un excesivo estrés a la estructura de la aeronave. Velocidad para vuelo en turbulencia: En turbulencia severa o moderada algunos bimotores de ala baja tiene la ventaja pueden aumentar su ángulo de ataque, con su ángulo aumentado si se produce una ráfaga ascendente el ala llegará al desplome antes que el factor de carga y por lo tanto ninguna ráfaga podrá dañar la estructura del ala. Vmca: Es la velocidad mínima el cual una aeronave es direccionalmente controlable. Vx: Velocidad de mejor ángulo de ascenso. Vy: Velocida de mejor régimen de ascenso. Vxse: Velocidad de mejor ángulo de ascenso con un motor inoperativo. Vyse: Velocidad de mejor régimen de ascenso con un motor inoperativo. Blue Line: Se representa dentro del indicador del airspeed en aeronaves bimotores para representar la velocidad mínima de ascenso con un motor inoperativo. Vref: Velocidad de referencia, es la velocidad de referencia final que se ajusta a factores como viento o ráfaga. Vsse: Es la velocidad intencional con una máquina inoperativa, es la velocidad recomendada para práctica de falla de motor. MOTORES MOTOR RECÍPROCO MOTOR TURBO CARGADO: MOTOR TURBO PROP: MOTOR TURBO FAN: Cowl Flaps: Tiene como función principal proveer enfriamiento adicional en operaciones en superficie, ascenso o en condiciones de alta temperatura (500°F en las cabezas de los cilindros) o cuando la temperatura de aceite se vuelve excesiva (245°F). Su operación es manual por un control push-pull montado en cabina. Flaps: Su uso es exclusivo para aterrizajes, puede ser de acción hidráulica, eléctrica, electro-hidráulica o manual. Sistema de trenes: Para el incremento de la velocidad crucero, ascenso y otros performance, algunos bimotores cuenta con tren triciclo o convencional retractable de actuación hidráulica o eléctrica de los cuales los strots de los trenes son del tipo aire aceite. El tren de nariz cuenta con limitantes de giro a cada lado, si sobrepasa los límites el mecanismo de steering podría dañarse. Cuenta con cuatro luces para señalar la posición de las ruedas donde 3 son verdes confirmando que se encuentran abajo y aseguradas individualmente y 1 ámbar cuando las tres están arriba y aseguradas. Cuentan con alarmas cuando el tren se encuentra arriba: 1. Tienen un warning auditivo en los aceleradores. 2. Tienen un warning visual en la palanca del tren (luz roja) Sistema de Frenos: Son de actuación hidráulica, cuentan con un cilindro master individual, éste será independiente de los flaps y del tren de aterrizaje los cuales su freno será totalmente individual cuando se ejerce presión. El Parking Brake es actuado cuando aplicamos presión a los frenos de pedal y se jala el Parking Brake Handle. Para liberarlo simplemente ofrecemos presión a los pedales y este se liberará por si solo. HÉLICES Transforma la potencia de rotación del cigüeñal en potencia de tracción o empuje. PROPELAS DE PASO VARIABLE: Cuentan con un sistema para cambiar el ángulo de la propela en tierra, en donde únicamente personal autorizado podrán cambiar y poner el ángulo necesario. PROPELAS DE VELOCIDAD CONSTANTE: Logra mantener constantes las RPM ya que el ángulo de la propela tiende a mantener su ángulo de ataque deseado volviéndolo óptima y eficiente. Ésta actúa por medio de un gobernador que agrega o quita presión de aceite para el movimiento de los ángulos de las palas. La correcta presión es dada por una placa dentro del spinner que varía de acuerdo a la temperatura ambiente, a pesar de que recomienda nitrógeno seco también puede utilizar aire comprimido siempre que no contenga humedad. NOTA: En caso que se perfile una hélice puede ser por varios factores: Fuga de aceite en el gobernador Presión baja de aceite Mayor cantidad de aire o nitrógeno en el sistema Hélices contra rotativas permite un empuje balanceado durante el despegue y ascenso, eliminando al motor crítico y por ende el Factor P. La hélice es controlado por presión de aceite, aire o nitrógeno, en donde: El aceite: Lo mantiene en altas RPM Lo mantiene fuera del paso Bandera El aire o Nitrógeno: Lo mantiene en bajas RPM Lo mantiene en bandera Protege a la hélice para que no se desboque La hélice cuenta con un seguro de bandera para que no se perfile a pocas RPM (menos de 800 RPM) operado por fuerza centrífuga, es por ello que hay que llevar las hélices a posición feather. Esfuerzos de la hélice: Por fuerza centrífuga Por tracción Ambos proporcionales a las RPM Número de hélices: Las hélices largas son mucho más eficientes que las cortas, donde el motor gira a grandes RPM y las hélices se mantienen; éstas deben de absorber toda la potencia generada por el motor y es por ello que aumentan su número de palas. Torque: Tiende a girar el avión a la izquierda en torno a su eje vertical por lo que es directamente proporcional a la potencia e inversamente proporcional a la velocidad. Factores que producen el torque: Carga asimétrica Efecto de Tirabuzón Efecto de rotación de la hélice Efecto Giroscópico Carga asimétrica: En una aeronave con mayor ángulo de ataque el aspa que baja tiene mayor tracción que la que sube, esto produce que el avión tenga una tendencia hacia la izquierda en torno a su eje vertical. Efecto de tirabuzón: La hélice al rotar lanza un flujo de aire que envuelve la aeronave en forma de tirabuzón, golpeando el fijo vertical del costado izquierdo empujando el empenaje hacia la derecha. EFECTO DE CARGA ASIMÉTRICA Y EFECTO DE TIRABUZÓN. Efecto de rotación de hélice: La rotación tiende a girar la aeronave sobre su eje longitudinal, por ello se ha determinado que el ala izquierda genere un poco mas de sustentación aumentando el ángulo de incidencia. . Efecto giroscópico: Si el eje de rotación varía una fuerza se producirá más adelante en el sentido de rotación. PROPELAS DE PASO BANDERA: Es la posición de la hélice paralela al viento relativo para eliminar el efecto de molino de viento. Propeller Synchronizing En vuelo de crucero es necesario ajustar las RPM para una adecuada velocidad del motor, algunas aeronaves cuentan con sincronizador de propela, el cual ajusta las RPM del gobernador esclavo a las mismas RPM del gobernador maestro. El uso del sincronizados debe de tener una diferencia máxima de 50 RPM SISTEMA DE COMBUSTIBLE El sistema de combustible de los bimotores debe de ser descrito como dos sistemas independientes ya que: 1. Los tanques están instalados en cada ala y cumple la función de proveer combustible a cada motor por medio de una bomba mecánica. 2. Esta interconectado por líneas de cross-feed que permite el paso de combustible para ser consumido por el motor opuesto si fuera necesario. Cuentan con bombas mecánicas y auxiliares de combustible en donde: Bombas mecánicas: son dependientes de la operación del motor. Bombas auxiliares: Son eléctricas y tienen dos propósitos Proveer combustible para el arranque del motor Proveer combustible en caso de falla o mal funcionamiento de la bomba mecánica. Sin embargo su operación se puede dar en fases críticas tales como despegue, safety altitud, crossfeed y aterrizaje. Se recomienda utilizar los tanques internos para despegues y aterrizajes por cercanía al motor. Este sistema está compuesto por tanques de combustible, ventiladores, líneas de drenaje, válvulas selectoras, filtros, bombas mecánicas, bombas auxiliares, indicadores de cantidad de combustible, unidades de presión, fuel flow, mezclas y cross-feed, SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN Su sistema es de inyección, introduce combustible ya dosificado dentro del cilindro (14 partes de aire por 1 de combustible) reduciendo así la formación de hielo y logrando una mejor distribución de combustible a todos los cilindros, esto en aeronaves de pistón. Aeronaves turbo props su sistema de alimentación esta regulada al Fuel Control Unid (FCU), el cual regula el combustible de acuerdo al Pa, P3, Np, Ng y Power Levers. Fuel-Flow: Se describe como libras por hora gastada por unidad de potencia. Cross-Feed: Los tanques están interconectados entre sí, donde pueden pasar combustible del ala derecha al motor izquierdo y viceversa, únicamente se utilizará en emergencia cuando la máquina esté inoperativa, se recomienda alternar su consumo cada 30 min. para distribuir su peso a los dos lados de la aeronave. SISTEMA DE ACEITE Utiliza generalmente: SAE 50 arriba de 60°F (10°C) SAE 40 entre 30° a 90°F (-1° a 32°C) Consumo normal 1 qto cada 4 horas Su cambio se realizará cada 50 horas junto con su filtro. El sistema de aceite tiene 3 funciones básicas: 1. Reduce la fricción de las piezas de rodamiento o deslizamiento. 2. Enfriamiento en 10% en las partes no enfriadas por el aire 3. Mueve unidades y accesorios (hélices de velocidad constante y de full fethering) El sistema está constituido por: 1. Bomba de presión y retorno con sus respectivas tuberías 2. Sumidero para la contención del lubricante 3. Regulador de temperatura 4. Indicador de temperatura y de presión. Los dos tipos de aceite más utilizados son: An-Uncompounded: Aceite mineral que se utiliza en las primeras 50 horas después de un servicio mayor del motor, no contiene detergente solo lubrica y pesa 3.4 kgs o 7.5 libras por galón. Asoless-Dispersant: Contiene detergente, lubrica y limpia. Viscosidad: Es la resistencia que este ofrece al fluir, donde el aceite de gran viscosidad produce una resistencia fluida y el de baja viscosidad se puede llegar a consumir sin haber proporcionado la reducción de fricción para evitar el daño al motor y recalentamiento. SISTEMA HIDRÁULICO Su función básica en algunas aeronaves es la extensión y retracción de los trenes y de los flaps, este sistema es operado por una unidad conocida como el Power Pack cuya unidad es la encargada de enviar presión, son controlados por palancas desde el pedestal de cabina, no se recomienda su uso simultáneamente y de hacerlo el sistema dará prioridad al tren de aterrizaje. El Power Pack funciona bajo ayuda de la bomba hidráulica la cual se localiza en el motor izquierdo y en algunos cuentan con dos bombas, una en cada motor, protegido por la máquina operando. El tren principal izquierdo tiene una válvula que previene la retracción de los trenes cuando éste se encuentre en tierra, el cual es designado para prevenir su retracción durante el taxeo u operaciones de despegue. El Power Pack así como su liquido hidráulico de frenos utiliza MIL-H-5606. Existen 2 tipos de liquido hidráulico: Skydrol: es corrosivo no inflamable, pesa 4.1 Kg por galón o 9.1 lbs. 2. Sperry: Inflamable no corrosivo, pesa 3.2 Kg por galón o 7.5 Lbs. 1. Aeronaves que utilizan Skydrol pueden utilizar Sperry aunque no definitivamente porque dañan los empaques. Aeronaves que utilizan Sperry pueden utilizar Skydrol por un máximo de 24 horas ya que esto dilatan las mangueras, pudiendo desprender fragmentos que podrían ocasionar su obstrucción. CONTROLES DE VUELO Los controles de vuelo son instalaciones de equipos estándar controlados por cables y poleas que mueven las superficies aerodinámicas como lo son los alerones, elevadores y rudder, ya que los flaps pueden ser controlados en forma hidráulica, mecánica o manual. El estabilizador horizontal por lo general tiene una superficie conocida como anti-servo tab que funciona como un trim longitudinal para las correcciones de nariz arriba y abajo. El estabilizador vertical incorpora un servo tab el cual viaja opuestamente al rudder utilizada para correcciones de nariz izquierda o derecha. SISTEMA ELÉCTRICO Su sistema eléctrico está compuesto por una batería, 2 alternadores algunos sufren una modificación a su sistema en donde incluye una batería de 12 o 24 volt y dos alternadores de 24 o 28 volt. Alternadores vrs Generadores: Son considerados como la primera fuente eléctrica, existe uno en cada motor con su respectivo regulador de voltaje interconectados eléctricamente, tanto alternadores como generadores convierten la energía mecánica en energía eléctrica Los alternadores se consideran más eficientes que los generadores, los alternadores conservan la energía usando sólo la energía que se necesita, mientras que los generadores utilizan toda la energía que se produce. Batería: Considerada como la segunda fuente de energía, provee energía a los motores para su arranque y a las barras cuando los motores se encuentren apagados. Reguladores de Voltaje: Al ser la energía proveída por los alternadores estos pasan por el regulador de voltaje, los cuales otorgan dos funciones básicas: 1. Regula un adecuado balance de energía cuando ambos alternadores están operando por el funcionamiento de ambos motores. 2. Mantiene regulado el voltaje del sistema eléctrico y dependiendo del tipo de aeronave lo regula entre 14.0 a 28.0 voltios. Relay de sobre voltaje: ubicado en cada alternador protegiendo al sistema eléctrico de un sobre voltaje en caso me mal funcionamiento y exceda el voltaje normal de 14.0 a 28.0 voltios, sacándolo de línea y avisando a la tripulación por medio de un Warning Light de que el alternador está inoperativo y para que se tome las medidas pertinentes Barra colectora y de distribución de poder: Su función principal es de proveer energía a cada componente eléctrico atravez de las barras. Circuit Breakers: Están aislados para proteger cada componente del sistema eléctrico, disparándose automáticamente para aislar al que está en mal funcionamiento y proteger a los demás componentes eléctricos. Se puede meter el circuit breaker al cabo de 3 minutos pero si se vuelve a disparar se continuará el vuelo sin este componente. Amperímetro: Mide la intensidad de la corriente eléctrica en términos de amperio, si es en serie se suma el voltaje y si es en paralelo se suma el amperaje. PESO Y BALANCE Brazo de palanca: Es la distancia horizontal en pulgadas desde la línea de referencia datum hasta el C.G. de un punto dado, un brazo con signo “+” indica que el peso está hacia atrás de la línea de referencia y con signo “-” indica que el peso está hacia delante de la línea de referencia. Peso máximo de despegue por estructura: Es el peso máximo garantizado por el fabricante que soporta la estructura del avión durante el despegue. Peso máximo de despegue: Es el peso máximo que puede despegar un avión en una pista determinada, dada las condiciones y características de la misma. Centro de Gravedad: Es el punto donde se considera un peso o una fuerza donde la suma de los momentos positivos y negativos es igual a cero. Límites del Centro de Gravedad: Son los límites donde se desplaza el C.G. y quedar siempre en condiciones de seguridad. Línea Datum: Es la línea dada por el fabricante donde se miden los brazos de palanca y se determinan los momentos de cada peso. Momento: Es el producto de la multiplicación de un peso por un brazo de palanca. Peso vacío: Es el peso estructural del avión el cual es dada por el fabricante o cuando la aeronave sufre reparaciones o modificaciones de importancia éste se volverá a determinar. Peso de Operación: Es el peso vacío más el equipo de operación normal (tripulante, aceite, equipo de sobrecargo y salvamento) Peso utilizable: Es la diferencia del peso de operación y el peso máximo de despegue. Carga útil: Es el peso utilizable para pasajeros, expreso y correos. Peso Cero Gasolina: Es el peso máximo de la aeronave para efectuar un vuelo, el cual no cuenta con combustible. Peso máximo de aterrizaje: Es el peso máximo que una aeronave puede aterrizar sin dañar la estructura de los trenes. Peso máximo de compartimento de carga: Es el peso máximo que se puede cargar en cada compartimento, esto debido a la estructura de la aeronave y Límites de C.G. Características de un avión mal balanceado Pesado de nariz: 1. Mayor consumo de combustible 2. Requiere de mayor potencia para conservar una velocidad determinada 3. Disminuye la estabilidad longitudinal dificultándose su control 4. En los aterrizajes se dificulta el control de nariz Pesado de cola: 1. Mayor consumo de combustible 2. Requiere de mayor potencia para conservar una velocidad determinada 3. Menor estabilidad longitudinal 4. Aumenta la tendencia a desplomarse