El principal problema en un bimotor es que CON UN MOTOR TIENE PEOR PERFORMANCE QUE UN MONOMOTOR.

Transcripción

1 Un bimotor ligero es el que pesa menos de libras=5669,9 kg. En la licencia dice habilitado para bimotor hasta 5700 kilos. A medida que deseamos transportar más peso e incrementar la velocidad necesitamos más potencia. Un motor de más potencia tiene también: o mayor tamaño lo que exige un mayor espacio físico para su alojamiento o requiere mayor caudal de aire para su refrigeración: eso implica mayor área frontal (motores en estrella) lo que a su vez implica mayor resistencia al avance. Resulta entonces más conveniente agregar un motor. Muchos bimotores ligeros son monomotores a los que se les adicionó un motor. El principal problema en un bimotor es que CON UN MOTOR TIENE PEOR PERFORMANCE QUE UN MONOMOTOR. Las estadísticas muestran que la probabilidad de un accidente catastrófico frente a falla de 1 motor durante el despegue es cuatro veces mayor en un bimotor que en un monomotor. Cuál es la razón? o En un monomotor BAJAMOS NARIZ Y ATERRIZAMOS (y no hay otra cosa por hacer). La falla de motor SOLO AFECTA LA PERFORMANCE. o En un bimotor EL OBJETIVO PRIORITARIO ES MANIOBRAR EL AVIÓN. La falla de un motor en un bimotor AFECTA LA PERFORMACE PERO SOBRE TODO LA CONTROLABILIDAD. En suma se necesita mucho entrenamiento para volar un bimotor con un solo motor. Supongamos que se detiene el motor izquierdo. El ala izquierda deja de recibir el flujo de aire de la hélice y por lo tanto disminuye la sustentación, por lo tanto el avión tiende a inclinarse hacia el lado izquierdo (ALABEO hacia la izquierda). Además la tracción en la hélice derecha hace que el avión tienda a girar sobre el eje vertical hacia la izquierda (GUIÑADA hacia la izquierda). EL BIMOTOR REALIZA UNA GUIÑADA Y UN ALABEO HACIA EL MOTOR "MUERTO". Lo primero que tiene que hacer el piloto es compensar estos movimientos para lo cual presiona el pedal del motor vivo y baja el ala del motor vivo. ACA VA FIGURA 3/3 U OTRA SIMILAR DEL MANUAL MUÑOZ Para que logremos el objetivo debemos lotrar que T a = F b, donde T es la tracción de la hélice, a es su brazo de palanca, F es la fuerza en el timón de profundidad y b es su brazo de palanca. El valor de F depende de la velocidad del avión (se incrementa con el cuadrado de la velocidad), por lo tanto el efecto de compensación se logra POR ENCIMA DE UNA VELOCIDAD MÍNIMA que se denomina V mc (Velocidad mínima de control).

2 Motor Crítico Motor crítico significa aquél que, si se detiene, hace más difícil de controlar el avión. En un avión en el que las hélices giran hacia la derecha (vistas desde la cabina) el motor crítico es el izquierdo. Cuál es la causa?. Cuando las hélices giran hacia la derecha, el avión tiene una tendencia a guiñar hacia la izquierda (factor P). Eso es equivalente a que la tracción T de la hélice no está aplicada en el eje sino que está ligeramente desplazada hacia la derecha (hacia el lado que gira la hélice) con respecto al eje del motor. Por lo tanto la tracción T tiene un brazo de palanca respecto del Centro de Gravedad, y por lo tanto tiene un momento culpable de ese guiño ha izquierda. Ahora si tenemos un bimotor CON LOS DOS MOTORES GIRANDO HACIA EL MISMO LADO, las dos tracciones se desplazan hacia el mismo lado del eje. Por ejemplo, si las hélices giran a derecha, vistas desde la cabina, las dos tracciones están aplicadas ligeramente a la derecha del eje. Eso significa que el brazo de palanca es diferente para ambos motores. Por ejemplo, si las hélices giran a derecha el motor derecho tiene más brazo de palanca que el motor izquierdo. Con los dos motores funcionando el avión está diseñado para compensar esta tendencia a guiñar. Pero si se detiene el motor izquierdo desaparece el momento del motor izquierdo y por lo tanto la fuerza T del motor derecho produce la guiñada hacia la izquierda. Si en cambio se detiene el motor izquierdo, el momento será menor. Es decir que la situación más crítica se da si QUEDA OPERATIVO EL MOTOR DEL LADO HACIA EL QUE GIRAN LAS HÉLICES o lo que es equivalente SE DETIENE EL MOTOR DEL LADO OPUESTO HACIA EL QUE GIRAN LAS HÉLICES. Hay bimotores en los que las hélices giran en sentidos contrarios. En ese caso no hay motor crítico. La explicación indicada arriba para el caso de los monomotores esla denominada guiñada adversa. Recordemos que guiñada es el movimiento que realiza el avión en torno a su eje vertical. Cualquier movimiento de guiñada del avión, independientemente del origen, que tenga un efecto contrario al deseado por el piloto se denomina guiñada adversa. Para contrarrestar su efecto y mantener el control direccional del avión el piloto actúa sobre el timón de dirección por medio de los pedales. Son varias las causas que producen la guiñada adversa, pero la mayoría están producidas por el efecto de la hélice: o Efecto tuerca. El motor hace girar la hélice en un sentido, asi que según la 3ª Ley de Newton, la totalidad del avión intentará girar en el sentido opuesto (acción-reacción). Como en la inmensa mayoría de los aviones la hélice gira en el sentido de las agujas del reloj (visto desde la cabina), la fuerza de reacción se ejercerá sobre el lado izquierdo del avión en sentido contrario al giro de la hélice. Además, en condiciones de alta potencia mientras el avión está en el suelo (carrera de despegue), este efecto hace que la rueda izquierda soporte más peso que la derecha, lo cual aporta más fricción, más resistencia y aumente la tendencia a guiñar a la izquierda. Este efecto tuerca es apenas perceptible en vuelo recto y nivelado con velocidad de crucero. Debe tenerse en cuenta que el efecto tuerca no causa directamente la guiñada. El efecto tuerca causa el intento de giro del avión y este causa la guiñada. En el diseño del avión, esta guiñada no deseada se neutraliza a

3 veces dándole al ala izquierda un ángulo de incidencia ligeramente mayor y por tanto algo más de sustentación. o Estela de la hélice. Recibe este nombre la masa de aire desplazada hacia atrás por la hélice, cuyo tamaño es el de un cilindro de aproximadamente el diámetro de la hélice. Esta estela recibe un movimiento rotatorio en la misma dirección del giro de la hélice. El resultado es que la estela incide solo sobre un lado de superficies del avión tal como el estabilizador vertical, lo cual empuja a este hacia la derecha (si la hélice gira a derecha vista desde la cabina) y hace que el avión guiñe a la izquierda. Por otro lado, si el avión es de plano bajo, la estela de la hélice incide sobre la parte inferior del ala izquierda empujándola hacia arriba, mientras que en el ala derecha incide sobre su parte superior empujándola hacia abajo. Este efecto amortigua en parte el mayor peso sobre la rueda izquierda provocado por el efecto tuerca visto antes. Es decir que en los aviones de ala baja el efecto de la estela de la hélice es doble: sobre el timón de dirección tiende a producir guiñada hacia la izquierda, en cambio sobre las alas tiende a producir guiñada hacia la derecha. Si el avión es de plano alto el timón tiende a producir guiñada a izquierda y la estela de la hélice pega desde abajo a ambas alas por lo que no aparece el efecto de compensación. Para compensar la guiñada adversa generalmente se desplaza el timón de dirección ligeramente respecto del eje longitudinal, el estabilizador vertical, la dirección de empuje del motor, o ambos. Si la pala girara en sentido antihorario visto desde la cabina la guiñada adversa sería hacia la derecha.

4 Crucero con un motor inoperativo: V mc Volviendo al caso de los bimotores la figura siguiente muestra la posición equivalente de la tracción para un bimotor en el que ambas hélices giran hacia la derecha vistas desde la cabina. La flecha naranja tiene un grosor que indica la cupla o momento producido, dada por la tracción mltiplicada por el brazo de palanca. F b F Por este motivo los bimotores tienen una velócidad mínima a la que son maniobrables con un motor. Esta velocidad se denomina V MC. V MC está indicada con una línea roja sobre el indicador de velocidad. La normativa exige que con la V MC el avión mantenga su controlabilidad en vuelo recto A NIVEL DEL MAR y con una inclinación de 5 grados en el motor muerto en las siguientes condiciones: o Potencia máxima en el motor operativo o Peso máximo de despegue o Centro de gravedad en el límite posterior permitido o Flaps en configuración de despegue o Tren de aterrizaje replegado o Compensador para despegue o Motor crítico muerto con hélice en molinete (o con hélice en bandera si el avión tiene embanderamiento automático) La norma no exigue que el avión pueda ascender. Es decir que CUANDO VOLAMOS UN BIMOTOR EN V MC sólo tenemos la garantía de poder mantener el vuelo recto PERO NO NIECESARIAMENTE NIVELADO. La mayotría de los bimotores ligeros no mantienen altitud si la velocidad es V MC.

5 Si la falla fuera en el motor no crítico, es posible controlar el avión a velocidades ligeramente inferiores a V MC. De todos modos la diferencia por ejemplo e un Baron es de unos 6 nudos. ATENCIÓN: Un bimotor, con sus dos motores operativos puede volar a velocidad inferior a V MC, sin embargo, si tuviéramos falla de un motor, no podríamos controlar el avión. Las condiciones en las que está medida la V MC son las más desfavorables. Si la altitud de densidad aumenta el avión puede maniobrarse a velocidades aún menores que la indicada por la línea roja. Entonces manteniéndonos por encima de la línea roja tenemos seguridad. Si la inclinación se incrementa por encima de 5 grados la V MC disminuye. Los fabricantes desean decirnos que el avión es maniobrable hasta las menores velocidades posibles y por lo tanto tratarían de utilizar el ángulo de inclinación mayor. Por eso la FAA fijó un tope y las pruebas se hacen con 5 grados. Si se mantiene fija esta inclinación de las alas, y el peso aumenta, la V MC disminuye con lo que estamos operando en forma segura si nos mantenemos por encima de V MC. El momento creado por la fuerza F depende de la distancia b al CG. Por lo tanto la situación más desfavorable es que el CG esté en su máximo posterior. La medición se hace con flaps pues se intenta reproducir la situación más crítica que es la falla de un motor justo después del despegue. Pero se pone el tren replegado porque los bimotores son más estables si tienen el tren desplegado. Por lo tanto la medida se hace en la condición peor. En cuanto a la hélice, NO SE ADMITE LA PUESTA MANUAL EN BANDERA. Sino que se mantiene el avión en la peor condición, que es con la hélice "en molinete". Si el avión tiene un sistema automático de embanderamiento, entonces sí se permite hacer la medición con la hélice en bandera. Maniobras de práctica con un motor V SSE Se denomina así a la velocidad mínima para cortar un motor intencionalmente y tratar de controlar el avión. Es una velocidad superior a la V MC. Esta velocidad figura en el manual pero no está dibujada sobre el velocímetro. Hubo muchos accidentes en instrucción empleando V MC y la razón es la siguiente. A baja altura es difícil compensar el efecto de guiñada y alabeo en esa velocidad tan baja. Se utiliza para las pruebas a baja altura una velocidad 7 a 8 nudos mayor. Las pruebas a V MC se realizan en altura y siguiendo la siguiente secuencia. Primero el corte de motor se produce a V SSE. Se lleva a máximo la potencia del motor operativo y se permite que la velocidad disminuya hasta que no se pueda manener el control direccional o bien se entre enpérdida (lo primero que ocurra). Eso depende de la altitud a la que nos encontremos pues V MC disminuye con la altitud. Hay una altitud de seguridad por encima de la cual V MC es menor que la velocidad de pérdida. EN ese caso para recuperar el avión hay que reducir potencia (porque estamos en la zona de comando inverso) y el avión acelera hasta V MC, se incrementa nuevamente potencia y se asciende utilizando la velocidad con mejor régimen de ascenso con 1 motor inoperativo (V YSE ).

6 Cambio en los ritmos de ascenso por la pérdida de un motor: Erróneamente podría creerse que, si se pierde un motor, se reduce a la mitad la potencia y por lo tanto se reduce a la mitad la performance. Eso es totalmente falso. La capacidad de ascenso está dada por las velocidades V Y (mejor ritmo) y V X (mejor ángulo) con ambos motores funcionando. Si apagamos un motor se producen dos fenómenos: por un lado disminuye a la mitad la potencia disponible. Por otro lado se incrementa la potencia necesaria porque aumenta el DRAG. Entonces la potencia ascensional disminuye mucho. Veamos tablas comparativas para distintos bimotores Baron 58 sube a 1694 pies por minuto a V Y, en tanto que sube a 382 ppm con un motor operativo, a V YSE, es decir perdió el 80% de potencia ascensional. El piper Séneca por ejemplo pierde el 90% de la potencia ascensional. El Cesna 310 pierdo el 78% de la potencia ascensional. Es decir que todos pierden del orden del 80 al 90%. Como regla práctica Un bimotor ligero puede mantener el nivel de vuelo con un motor inoperativo, si el cociente entre su peso en libras y la potencia de los motores en HP no es mayor a 10. Por ejemplo, un Piper Seneca tiene un peso máximo de despegue (MTOW) de 4200 libras y tiene dos motores de 200HP cada uno. Si hacemos el cociente 4200/400 el resultado es mayor que 10. Si queremos tener posibilidad de mantener altitud con fallo de un motor no debemos llevar más de 4000 lb de peso total. Para bimotores livianos, que tengan un MTOW menor o igual a 6000 libras y que tengan velocidades de pérdida menores o iguales a 61 kts la norma FAR 23 establece que deben poder ascender (sin especificar a cuantos pies por minuto!) utilizando una velocidad igual a 1,2 veces la de pérdida Vs, a una altitud de densidad de 5000 pies, con un motor inoperativo. Si en cambio tienen más de 6000 libras ó más de 61 KT de velocidad de pérdida, se les exige un gradiente de ascenso de 1,5% (1,5 metros por cada 100 metros de avance horizontal) para una velocidad igual a 1,2 veces la de pérdida y a 5000 pies. Nótese que, aún en vuelo, las normas no garantizan una capacidad de ascenso importante. Muchos bimotores no tienen cartas de performance que indiquen distancia de despegue con 1 motor. Eso es porque NO SON CAPACES DE DESPEGAR CON UN MOTOR. SI QUEREMOS ALGUNA CHANCE DE ASCENDER ES OBLIGATORIO EMBANDERAR LA HÉLICE PARA REDUCIR LA RESISTENCIA

7 Velocidad de mejor régimen con un motor V YSE Esta velocidad es muy importante y está marcada con una línea azul sobre el indicador de velocidad. Representa la velocidad óptima de ascenso con el motor crítico inoperativo, con la hélice en bandera, con el motor operativo al máximo continuo permitido (arco verde) con tren recogido y flaps en la posición más favorable. Ir a esta velocidad no garantiza el ascenso pero SI NO LOGRAMOS ASCENSO A ESTA VELOCIDAD NO LO LOGRAMOS A NINGUNA OTRA. La de mejor ángulo se utiliza solamente en despegue. No es conveniente porque el motor operativo está peor refrigerado y además disminuye el efecto del timón de dirección por lo que hay que oprimir más fuerte el pedal para poder compensar. Como regla práctica: SI TENEMOS UNA EMERGENCIA EN DESPEGUE Y NO PODEMOS VOLVER A PISTA DEBEMOS MANTENERNOS EN VYSE, DE SER POSIBLE, PARA TRATAR DE ASCENDER. SI NO FUERA POSIBLE LOGRARLO, DEBEMOS ASEGURARNOS DE NO DISMINUIR LA VELOCIDAD POR DEBAJO DE VMC PORQUE EL AVIÓN SE PONE INCRONTROLABLE. Techo de servicio con un motor Es fundamental conocer el techo de servicio con un motor. Si estamos volando a mayor altura y perdemos un motor DEBEMOS DESCENDER HASTA EL TECHO DE SERVICIO y buscar una alternativa. El descenso se realiza con VYSE porque es además la velocidad óptima de planeo Performance en crucero con un motor Si bien las mediciones de VMC se realizan con 5 grados de alabeo esa no es la posición óptima en cuanto a lograr el mejor rendicmiento en VRN. El ángulo de alabeo óptimo surge de la siguiente fórmula: sinφ = Ta Wb donde T es la tracción, W el peso, a el brazo de palanca de la tracción y b el brazo de palanca del timón de dirección. Los valores típicos son T/W comprendido entre 0,6 y 0,9, en tanto que a/b comprendido entre 0,35 y 0,46. Eso lleva a que los ángulo de alabeo para performance óptima son entre 1,2 y 2,4 grados. Del putno de vista de la comodidad del piloto ángulos mayores, del orden de 8 a 10 grados, producen un vuelo más cómodo porque el alabeo compensa la tendencia a guiñar pero la performance es mala.

8 Lo interesante es que si voláramos sin alabeo podríamos tener bola centrada en el palo bolita pero el avión estaría volando torcido y eso empeora la performance. Si colocamos una lana en el cono del motor operativo, la lana debería estar paralela al eje longitudinal del avión si estamos volando de modo óptimo pero eso ocurre con bolita descentrada. Reconocimiento de falla de motor o En el momento del despegue tenemos BAJA VELOCIDAD Y ALTA POTENCIA, en esas condiciones se nota inmediatamente hacia donde guiña el avión. o En cambio si estamos realizando un descenso para el aterrizaje y por lo tanto tenemos BAJA VELOCIDAD Y BAJA POTENCIA no es tan notable el efecto. Los medidores de flujo de combustible y de temperatura de gases de escape nos indican el motor que falla. o Una vez que sabemos qué motor falla hay que comenzar compensando el control direccional mediante pedal y alerón (pisar pedal del lado motor vivo, bajar el ala del lado motor vivo. La velocidad hay que mantenerla por encima de V YSE (línea azul) o bien V MC en condiciones críticas. o Se incrementa la potencia del motor vivo por sobre la que veníamos usando. Es decir: o durante el despegue lo dejamos igual (porque ya está al máximo) o en ascenso se lo lleva al máximo continuo, en crucero se aumenta al de ascenso o en descenso se lo aumenta a la de crucero. No conviene darle siempre "a fondo" sino aumentar lo necesario. o Una vez hecho esto se limpia el avión (tren, flap). Luego se analiza si con VYSE logramos ascender o al menos manenernos en vuelo. Si tenemos altura podemos descender para mejorar la performance. o Una vez adoptada velocidad y potencia se pone en bandera el motor parado. Una cuestión importante es que se sabe estadísticamente que un piloto que no acelera pensando que va a tener una emergencia en despegue, SI LA TUVIERA tardará 6 segundos en iniciar las acciones correctivas. Lo primero y fundamental que debemos conocer de un bimotor ANTES DE INTENTAR UN DESPEGUE, es su DISTANCIA ACELERACIÓN PARADA. Lo segundo es conocer la DISTANCIA ASCENSO A 50 PIES Y POSTERIOR ATERRIZAJE para saber si, HABIENDO ALCANZADO 50 pies tenemos chance de volver a pista y parar el avión. Una pista segura tendrá una longitud superior en 1000 pies a esta segunda distancia. Lo tercero es buscar si el avion tiene una tabla de despegue con un motor. Si no la tiene significa que no puede despegar con un motor. En este caso es crucial respetar la condición de longitud de pista apuntada arriba. Debemos además mirar la tabla de performance de ascenso con un motor para ver si el avion puede ascender al sufrir parada de motor, por encima de una altura de seguridad y configurada correctamente. Como primera regla, si el avión tiene la falla en carrera de despegue SIEMPRE SE ABORTA EL DESPEGUE, SIN IMPORTAR SI HAY TABLAS DE DESPEGUE CON 1 MOTOR. Si uno sabe

9 que la longitud de pista le da para abortar no debería tener problema y aun si no le da es preferible irse por fondo de pista a 30 nudos que ascender y caer por falta de controlabilidad del avión. La velocidad de despegue en un bimotor ligero es 5 KT por encima de V MC. No conviene llevarlo en la carrera de despegue hasta V YSE porque a alta velocidad en tierra el avión tiende a serpentear. Una vez que despegamos del piso, a V MC + 5 nudos, viene la etapa peor. Hay que llegar a V YSE y si tuviéramos una emergencia debemos decidir entre abortar el despegue o bien ascender. SI EL AVIÓN NO TIENE TABLA DE DESPEGUE CON 1 MOTOR ENTONCES NO SE PUEDE HAY QUE ABORTAR. PARAMETROS IMPORTANTES Y SUS ABREVIATURAS Desde el punto de vista de la performance hay otra serie de velocidades que son importantes en caso de emergencia tanto en el caso de aviones multimotor como en el caso de aviones comerciales. En orden creciente estas IAS son (los valores indicados corresponden a un BE55): VSO= es la velocidad de pérdida con tren y flaps en configuración de aterrizaje. VS = es la velocidad de stall del avión limpio VMCA= velocidad a la cual es maniobrable en aire, con el avión limpio, un motor rotando loco e inoperativo y el avión inclinado 5grados para compensar el motor inoperativo. Tiene que ser siempre mayor o igual que VS. 78kt VSSE= es la velocidad mínima para que, apagando un motor en forma intencional, se puede maniobrar el avión sin problemas. Es mayor que VMCA. 84kt VF= es la máxima velocidad a la que se pueden accionar los flaps 122kt VFE= es la máxima velocidad permisible para volar con los flaps extendidos 122kt VLO= es la máxima velocidad a la cual se puede extender o retraer el tren. 153kt VLE= es la máxima velocidad a la que se puede volar con el tren abajo 153kt VA= es la velocidad de maniobra. La máxima velocidad a la cual se pueden utilizar los comandos sin sobrecargarlos. VNO= es la máxima velocidad de crucero que no puede excederse salvo que esté el aire totalmente laminar y con mucho cuidado (límite con el arco amarillo) 183kt VNE= es la velocidad de nunca exceder (fin del arco amarillo) 224kt OTRAS VELOCIDADES IMPORTANTES EN TODOS LOS AVIONES VX= de mejor ángulo de trepada (se calcula con un motor) VYSE= de mejor ritmo de trepada (blue line) VGlide= de planeo sin motor óptima 91 kt 100 kt 120 kt

10 Resumo en el siguiente Airspeed indicator todas las velocidades críticas (los valores indicados corresponden a un BE55): VNE=224 kt VS=69kt VMC=78kt VNO=183 kt VYSE= 100kt VF=122kt VA=157kt VL=153 kt