Acaba de aterrizar con éxito el primer vuelo del Boeing B787. Tras un seguido de retrasos, de los que ya hablamos hace unos meses, por fin ha volado este precioso avión, en una guerra no declarada por ver quien volaba antes: el A400M o el B787. Por pocos días ha ganado el A400M, aunque ninguno de los dos aviones le habrá servido de mucho estos días de ventaja, puesto que llevan años de restraso.

B787 en el momento de su primer despegue – © Royal S King

El vuelo se ha realizado con normalidad, con un tiempo que no acompañaba mucho, aunque ha hecho que el despegue y la toma hayan sido muy bonitas.

Una de las cosas que me ha sorprendido, y de las que Boeing ha puesto hincapié, es el diseño alar. Ya no solo por su forma, sino por como flexionaban las alas en el momento de la toma. La imagen a la que más puedo compararla es a la del B777 de Singapore Airlines despegando, pero sin duda, estas alas flexionan más. Recordemos que el mayor problema al que tuvieron que hacer frente los ingenieros de Boieng es, precisamente, el diseño alar y, especialmente, la unión con el cuerpo del avión. El problema estaba en la raíz alar, debido a la gran cantidad de materiales compuestos y de última generación, que junto con otras características como el diseño alar o los motores, hace que el 787 sea capaz de volar directo desde Tokyo Narita hasta Barcelona sin escalas.

En el siguiente vídeo podéis ver el momento del despegue, y escuchad bien como suenan esos Trent 1000 de Rolls Royce

Boeing 787 First Flight – Youtube

Y en el aterrizaje fijaos en la flexión alar: impresionante

Boeing 787 First Flight landing video at Boeing Field – Youtube

Actualización: Acaba de finalizar la rueda de prensa posterior al vuelo. En ella se ha comentado un poco lo que todos esperábamos. El avión va bien, según los pilotos, se muestra más agresivo de lo que creían. Lo atribuyen al mal tiempo reinante durante el día, con fuertes turbulencias. Hasta el punto de que el comandante ha comentado entre risas “hoy hemos podido comprobar que el avisador de windshear funciona”. Sobre si las modificaciones hecha en la raíz alar del avión han afectado a las performance de este, los pilotos han elogiado el trabajo de los ingenieros y han comentado que no ha supuesto nada extraordinario, han trabajado dentro del airframe previsto. El siguiente vuelo lo realizarán la siguiente semana, puesto que quieren añadir más instrumentación y hacer así un vuelo más completo. Además, el jefe del proyecto ha afirmado que las certificaciones se realizarán en 9 meses y que tienen previsto hacer las primeras entregas en un año “si o si”. Muy arriesgada veo yo esa afirmación. Luego ya se sabe… salen problemas de todos sitios y más retrasos y penalizaciones.

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© Will Mallinson – Airliners

Y ahora la pregunta ¿qué fue esa explosión? El fogonazo fue causado por una pérdida del compresor. En ocasiones, el flujo de aire que entra en el motor es irregular o turbulento. En estos casos, es posible que algunos álabes del compresor, que son al fin y al cabo piezas con forma de perfil alar, entren en pérdida.

Dentro de este tipo de suceso, tenemos lógicamente multitud de tipos. Desde pérdidas del compresor muy puntuales y casi ni perceptibles en los instrumentos hasta pérdidas completas del compresor, con resultados más que visibles como explosiones -como en el caso del famoso Thompson 263H en Manchester- o flameouts del motor afectado.

En los casos más severos, como el anteriormente mencionado, la combustión puede llegar a ser anormal y producirse explosiones en las que se quema el combustible sobrante, aquel que ha entrado en la cámara de combustión y se suponía que tenía que mezclarse y quemarse junto al oxígeno que no llega hasta esta etapa del motor debido a la pérdida. Una buena comparación se puede hacer con un coche de carreras, cuando vemos los fogonazos salientes del tubo de escape cuando el piloto levanta el pie del acelerador. El principio es el mismo, combustible sobrante que se quema súbitamente.

¿Qué puede causar una pérdida del compresor?

• Daño estructural previo en los álabes (desgaste, por ejemplo).
• FOD (Foreign Object Damage), ingestión de pájaros, piezas.
• Flujo de aire anormal en la parte frontal del motor.

Daño estructural previo en los álabes

El desgaste de los álabes puede, lógicamente, alterar el flujo de aire y por lo tanto hacer que ése álabe entre en pérdida. Generalmente, la pérdida de un sólo álabe no causa una reacción en cadena que produzca una falla completa en el compresor, pero sí puede ser perceptible por la tripulación, generalmente en forma de pérdida de empuje momentánea.

FOD

La ingesta de un objeto como un pájaro, pieza desprendida de otro aparato, un bloque de hielo, granizo, etc. puede causar daño a las palas, alterando su forma y por tanto, causando una pérdida en los álabes afectados. Generalmente, el daño es más extenso que en el primer caso, al dañar el objeto varios álabes. En este caso, se puede producir una reacción en cadena, o mejor dicho, una pérdida en cadena. Al perder efectividad varios álabes, los que le siguen en la secuencia de compresión podrán hacer lo propio. Es el caso del Thomson 263H o del A320 del río Hudson.

Flujo de aire anormal

Si el aire que entra en el motor es turbulento o insuficiente, se puede causar una pérdida del compresor. Por ejemplo, en el primer vídeo de esta entrada. El aire caliente y turbulento que expulsa la reversa es aspirado de nuevo por el motor causando un “compressor surge”. Otro ejemplo de pérdida del compresor causado por turbulencia es el visto en la película “Top Gun”, cuando un F-14 cruza la estela turbulenta de otro aparato.

Por último, tenemos la pérdida cuando el aire que aspira un motor es insuficiente para su funcionamiento normal. Lo general es que esto ocurra por una posición anormal del avión. Un ángulo de ataque excesivo, un ascenso siguiendo la vertical en el que te quedas estático en el aire al llegar a la cúspide de la trepada, etc.

Al comienzo de la era de los reactores esta incidencia no era poco común. La ausencia de FADEC hacía necesario ser extremadamente cauto al controlar el motor. Los cambios de potencia bruscos podían causar más fácilmente que ahora un compressor surge al necesitar la planta motriz más aire de forma inmediata. Actualmente, el FADEC se encarga de aumentar progresivamente la potencia, evitando un compressor surge. Un buen ejemplo era el Concorde, donde al despegar, se avanzaban de un golpe todas las palancas de potencia, aunque los motores se tomasen su pequeño tiempo para acelerar.

¿Cómo se detecta una pérdida del compresor?

Generalmente, se percibe una subida de la temperatura de los gases de escape (EGT) por aquel combustible que se quema donde no le corresponde.

Si el la pérdida ha sido muy puntual y de poca importancia, bajará el valor de N1 o EPR para reestablecerse al poco tiempo. Este no será el caso cuando la pérdida sea completa, situación en la que un sonoro y preocupante ‘boom’ acompañará a una pérdida de potencia del motor.

Puede darse el caso de que la pérdida del compresor de lugar a sucesivas explosiones del combustible sobrante como en el caso del Thompson o del vídeo del A330 abajo mostrado, teniendo, ciertamente, que apagar el motor afectado o reducir su potencia al ralentí para evitar daños mayores.

Si existe daño o las pérdidas son continuadas, también podrá aumentar la vibración del motor afectado, viéndose este aumento reflejado en el correspondiente instrumento en la cabina.

¿Y cómo se soluciona?

Dependiendo de la gravedad de la pérdida del compresor, será necesario realizar una reducción momentánea de la potencia para permitir la recuperación del motor; el ajuste de potencia a ralentí o la parada completa del motor para evitar más daños al mismo (TOM263H).

En el caso de que ocurra un apagón del motor por una pérdida del compresor, generalmente será posible reencenderlo, siempre que no haya habido un daño extenso a la planta motriz.

Para aprender más:

Maclittle – Y el motor dijo basta

Pérdida del compresor en un ejercicio militar. El compresor entra el pérdida, aumenta la EGT a pesar de tener los gases al ralentí y el piloto se ve obligado a parar el motor, declarar emergencia y volver a  Gran Canaria. Nótese el daño del compresor.

Maclittle – Qué bonito es el vuelo sin motor

Parada de ambos motores a 40.000 pies tras una pérdida del compresor causada por una velocidad demasiado baja para la altitud a la que se encontraban.  Reencendido de ambos a un nivel inferior y de vuelta al ejercicio de caza.

El A330 dice ‘boom’

El turbofan Pratt & Whitney nos saluda al despegar de Zurich, ¿FOD?

Once it gets under your skin, you’ll never get it out.

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Terminada la segunda guerra mundial, se creó la OACI con el objetivo de regular el tráfico aéreo emergente.

Debido a la diversidad climatológica en las distintas zonas del globo, además de las diversas necesidades propias de cada zona, fue esencial crear diversas regiones de navegación con el objetivo de simplificar el control del tráfico aéreo mundial.

Fuente: OACI

En la imagen superior, podemos observar las nueve regiones que “componen” el mapamundi (Europa (EUR), África (AFI), Oriente Medio (MID), Asia, Pacífico (PAC) Sudamérica (SUD), Caribe (CAR), Norteamérica (NAM), y Atlántico Norte (NAT))

Debemos entender por región una zona de planeta que abarca diversos países, una vez hecha esta división regional, se asignó a cada uno de los países integrantes la responsabilidad de ofrecer a los vuelos que ocupaban su espacio aéreo cualquier información que les pudiese ser útil, tales cómo meteorología, posición de otros aviones en la región, etc…

A la vez, los países integrantes de cada región, dividieron su espacio aéreo en zonas más pequeñas llamados FIR (Flight Information Region) ó Región de Información de vuelo respectivamente.

Esta área “nacional” comprende una “columna”, que a su vez comprende la superficie jurisdiccional de cada estado (agua incluida) hasta una altura de 24500 pies, conocida cómo techo práctico ya que para la mayoría de aviones de la época era más que suficiente. Sin embargo, hoy día con los aviones a reacción ha aparecido otra dependencia, sobre la FIR se añadió la UIR (Upper Information Region) que comprende altitudes hasta 46000 pies.

En la imagen superior están los FIR’s de Italia (Milano FIR, Roma FIR y Brindisi FIR) -Fuente: Wikipedia

No obstante, para gestionar el tráfico de forma más eficiente, se establecen unas clases de espacios aéreos, además de subdividir los FIR/UIR en otros más pequeños, denominados sectores, la configuración de estos variará en función de la cantidad de tráfico aéreo, aeropuertos o zonas especiales ya sean restringidas (clase R), prohibidas (clase P), y peligrosas (clase D).

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Es de sobra conocido por nosotros que, tomando un avión comercial medio como ejemplo, los depósitos de combustible que se llenan en primer lugar son los de los planos, siendo también estos los últimos de los que los motores tomarán el queroseno. El depósito central rara vez estará al límite de su capacidad, a diferencia de aquellos de las alas, y también será extraña la vez que llegue con más de una centena de kilogramos al aeropuerto de llegada.

Lo que a veces no está tan claro son las razones de esta distribución.

Sin entrar en lecciones de física, que evidentemente no estoy cualificado para dar, os presento la siguiente ilustración con propósito de facilitar y amenizar la breve explicación.

Esquema de fuerzas verticales ejercidas sobre un avión en vuelo – © www.westwingsinc.com

La carga de combustible en las alas aumenta su peso, y por consiguiente contrarresta la fuerza de sustentación en mismas. Esto se traduce en un menor momento de torsión que disminuye los esfuerzos en el encastre de las alas. Menos esfuerzo significa una menor fatiga del material, aumento de la vida útil y un menor coste.

Aunque parezca que un aumento del combustible en las alas disminuye la fuerza resultante de la resta del vector peso al vector sustentación, esto no es así, al estar simplemente trasladando el peso del fuselaje a las alas sin modificar su módulo total.

Por otra parte, los depósitos de las alas pueden suministrar combustible a los motores sin tener las bombas encendidas aunque lógicamente esto no es recomendable gracias a la fuerza de la gravedad. El depósito central sí necesita bombas que trasladen el combustible hacia la planta motriz, ya que lógicamente el desplazamiento de éste se realiza en dirección horizontal.

En definitiva, con este sistema, para un mismo vuelo, carga de combustible, pasajeros y carga conseguimos:

1. Una menor carga en los encastres de las alas al pesar éstas más y el fuselaje menos, lo que se traduce en una menor fatiga del material y por lo tanto una mayor vida útil de los componentes.
2. La seguridad añadida que da no depender de las bombas de combustible para que los motores lo reciban, ya que el queroseno puede caer de las alas a éstos por la gravedad en caso de fallo del sistema eléctrico o mecánico de las propias bombas.

Aprovecho para darme a conocer en Surcando los Cielos y para agradecer públicamente a Ángel la confianza depositada en mí al dejarme participar en este blog.

Once it gets under your skin, you’ll never get it out.

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