2. UN '''AVIÓN SUPERSÓNICO''' ES UN
AERONAVE CAPAZ DE SOBREPASAR
LA BARRERA DEL SONIDO,
PARTIENDO ASÍ DEL NÚMERO
MACH.

3. HISTORIA
 Desde la invención de la turbina y su utilización en el
primer avión a propulsión, el Messerschmitt ME 262
también llamado camyrica, se genera una revolución
aeronáutica importante, dando paso a una nueva
generación de avión. Es en 1947 cuando el piloto
estadounidense Chuck Yeager supera por primera
vez la velocidad del sonido en su avión cohete Bell X-
1, demostrando que es posible viajar más rápido que
el sonido.

4.  Hoy en día casi todos los aviones de combate son
supersónicos, pero solamente se han construido 2
aviones de pasajeros supersónicos. El primero en ser
construido fue el Tupolev Tu-144 y 2 meses después
se construyó el Concorde Francia-Gran Bretaña. El
Túpolev 1978 alcanzó a estar en servicio solamente 6
meses, a pesar de ser el avión de pasajeros más
rápido de la historia. Esto se debió a reiterados
accidentes y costoso mantenimiento, razones que
darían 27 años después, para retirar al Concorde de
circulación.

6. NÚMERO MACH
 El número Mach (M), conocido en el uso coloquial
como mach (pronúnciese /ˈmɑːx/ o /ˈmɑːk/), es una
medida de velocidad relativa que se define como el
cociente entre la velocidad de un objeto y la
velocidad del sonido en el medio en que se mueve
dicho objeto. Dicha relación puede expresarse según
la ecuación
V
M=
Vs

7. VELOCIDAD SUPERSÓNICA
UNA VELOCIDAD ES SUPERSÓNICA
CUANDO ES MAYOR QUE LA VELOCIDAD
DEL SONIDO, ES DECIR, MAYOR QUE
1.225KM/H O A 343 M/S AL NIVEL DEL
MAR. MUCHOS AVIONES DE COMBATE
SON SUPERSÓNICOS. LAS VELOCIDADES
MAYORES A 5 VECES LA VELOCIDAD DEL
SONIDO SON ALGUNAS VECES LLAMADAS
HIPERSÓNICAS.

8.  En aerodinámica, la barrera del sonido usualmente
se refiere al punto en el cual un objeto (aeronave) se
mueve desde una velocidad transónica a
supersónica. Fue un término aeronáutico comenzado
a usar durante la segunda guerra mundial cuando
aeronaves comenzaron a encontrar los efectos de la
compresibilidad, un efecto aerodinámico no
conocido. Hacia los 1950s las aeronaves
rutinariamente "rompían" la barrera del sonido.

9. Barrera del sonido

10.  Un F/A-18 Hornet rompiendo la barrera del sonido.
El disco blanco que se forma es vapor de agua
condensándose a consecuencia de la onda de choque.
Este fenómeno se conoce como "Singularidad de
Prandtl-Glauert".
 Un F-14A Tomcat rompiendo la barrera del sonido.
 En aerodinámica, la barrera del sonido fue
considerada un límite físico que impedía que objetos
de gran tamaño se desplazaran a velocidad
supersónica.

11.  El término se empezó a utilizar durante la Segunda
Guerra Mundial, cuando un cierto número de
aviones empezaron a tener problemas de
compresibilidad (así como otros problemas no
relacionados) al volar a grandes velocidades, y cayó
en desuso en los años 1950, cuando los aviones
empezaron a romper esa barrera normalmente.

12. Se define como una "barrera omnipresente" que viaja en
todas direcciones a la velocidad constante de 1224 km/h,
la velocidad del sonido, y al ser vencida por un objeto,
estalla formando una explosión sónica que puede ser muy
molesta al oído humano.
Cuando un avión se acerca a la velocidad del sonido, la
forma en que el aire fluye alrededor de su superficie
cambia y se convierte en un fluido compresible, dando
lugar a una resistencia mayor

13.  Primeras teorías y experiencias
 Inicialmente se pensaba que el aumento de la resistencia
seguía un crecimiento exponencial, por lo que un avión
no podría superarla aún aumentando de manera
sustancial la potencia de los motores. De ahí el nombre
de barrera del sonido.
 Sin embargo, esta idea ya había sido descartada por los
artilleros del siglo XIX. Desde Ernst Mach se sabía que, a
partir de cierto punto, la resistencia ya no aumenta más
y, de hecho, se reduce. De manera que para atravesar la
barrera del sonido sería suficiente con disponer de mayor
propulsión y mejor aerodinámica para vencer ese punto
máximo de resistencia.

14.  Con la introducción de nuevas formas de ala que
disminuyen la resistencia, y los motores de reacción
para la propulsión, fue posible desde los años 1950
viajar más rápido que el sonido con relativa facilidad.
 Charles Elwood Yeager fue el primer hombre en
atravesar oficialmente la barrera del sonido, el 14 de
octubre de 1947, volando con el avión experimental
Bell X-1 a velocidad Mach 1 y a una altitud de 45.000
pies.[1]

15. Pero esto no fue fácil, para lograr esta hazaña
murieron 18 pilotos (oficialmente).
Sin embargo, Hans Guido Mutke afirmaba haber
atravesado la barrera del sonido antes que Yeager,
el 9 de abril de 1945, en un Messerschmitt Me 262,
aunque no existen pruebas científicas de este
logro.

17.  Explosión sónica
 Fotografía de un caza F/A-18 Hornet de la Armada
de los Estados Unidos en el mismo instante en que
atraviesa la barrera del sonido. Nótese la
condensación de la nube alrededor del ápice de
movimiento causada por la singularidad de Prandtl-
Glauert

18.  Se denomina explosión sónica, boom sónico o
estampido sónico al componente audible de la
onda de choque provocada por un objeto cuando
sobrepasa la velocidad Mach 1. Se observa con
frecuencia en aviones militares, aunque también lo
pueden provocar aviones civiles, como el ya retirado
de servicio Concorde, capaz de alcanzar Mach 2,03, o
la Lanzadera espacial, que llega a Mach 27.

19.  El fenómeno se relaciona con el efecto Doppler, el
cual describe los cambios en la frecuencia percibida
por un observador cuando éste o la fuente emisora
de sonido se encuentra en movimiento. Al leer y
comprender este efecto en las ondas sonoras, surge
la pregunta sobre qué pasará con la frecuencia
percibida cuando la velocidad de la fuente se
acerque, viaje y sobrepase la velocidad del sonido.

20.  Causas del fenómeno
 La explosión sónica sucede porque, al ser la velocidad de
la fuente próxima a Mach 1, los frentes de onda que
genera comienzan a solaparse el uno contra el otro. Si la
velocidad de la fuente supera la velocidad del sonido se
producirá una "conificación" de las ondas detrás de ella,
y el sonido de la explosión es porque, al ser vencida por
la aeronave, la barrera del sonido estalla sin afectar la
estructura molecular de la aeronave ni del aire. En el
caso del avión caza, el piloto no puede oír esa explosión
ni el ruido del motor viajando por el aire, ya que éste es
dejado atrás por el avión. La siguiente imagen ilustra las
3 situaciones.

21. Los estampidos sónicos disipan enormes cantidades de energía, lo que produce un ruido
muy semejante al de una explosión. Típicamente el frente de choque puede alcanzar los 167
megavatios por metro cuadrado (MW/m²), y puede incluso exceder los 200 decibeles.

22.  Ocurrencia del fenómeno en la vida cotidiana
 No es necesario subirse a un avión caza para producir un
sonic boom. Si se toma una toalla y se sacude rápidamente
una de sus puntas, podrá producir un mini estruendo sónico,
aunque una toalla en reposo no sea un generador natural de
sonidos. Es la "explosión" sónica que produce el latigazo de la
misma a alta velocidad lo que producirá una onda de choque.
La onda de choque se expande alrededor del objeto que lo
produce, pero en direcciones contrarias de donde se produjo.
 En un circo, el domador de animales puede utilizar un látigo,
cuyo movimiento puede ser más rápido (casi siempre) que la
velocidad del sonido. Esto también produce un estruendo
sónico en miniatura. Las ondas de aire de alta velocidad
resultantes producen ese estruendo de sonido o estallido. Si el
latigazo se produce sobre una superficie sucia o polvorienta,
la onda de choque provocará un levantamiento del polvo que
está alrededor del origen de la onda. Estos estallidos sónicos
"hechos en casa" producen un fenómeno conocido como onda
de choque.

23. ESTRUCTURA

25.  Los aviones más característicos son los
aviones de transporte subsónico,
aunque no todos los aviones tienen su
misma estructura, suelen ser muy
parecidos. Las principales partes de
estos aviones son:

26.  EL ALA es una superficie aerodinámica que le brinda
sustentación al avión debido al efecto aerodinámico,
provocado por la curvatura de la parte superior del ala
(extradós) que hace que el aire que fluye por encima de esta
se acelere y por lo tanto baje su presión (creando un efecto
de succión), mientras que el aire que circula por debajo del
ala (que en la mayoría de los casos es plana o con una
curvatura menor y a la cual llamaremos intradós) mantiene
la misma velocidad y presión del aire relativo, pero al
mismo tiempo aumenta la sustentación ya que cuando este
golpea la parte inferior del ala la impulsa hacia arriba
manteniendo sustentado en el aire al avión y
contrarrestando la acción de la gravedad.

27.  En determinadas partes de un vuelo la forma del ala puede
variar debido al uso de las superficies de control que se
encuentran en las alas: los flaps, los alerones, los spoilers y
los slats.

28.  Todas ellas son partes móviles que provocan
distintos efectos en el curso del vuelo. Los flaps son
dispositivos hipersustentadores que se encuentran
ubicados en el borde de salida del ala, cuando
están retraídos forman un solo cuerpo con el ala,
los flaps son utilizados en ciertas maniobras
(comúnmente el despegue y el aterrizaje), en las
cuales se extienden hacia atrás y abajo del ala a un
determinado ángulo, curvándola así aún más.

29.  Esto provoca una reacción en la aerodinámica del ala que
genera más sustentación, al hacer que el flujo laminar
recorra más distancia desde el borde de ataque al borde de
salida, y previene al mismo tiempo un desprendimiento
prematuro de este, proveyendo así de más sustentación a
bajas velocidades y altos ángulos de ataque, al mismo
tiempo los flaps generan más resistencia en la superficie
alar, por lo que es necesario contrarrestarla, ya sea
aplicando más potencia a los motores o picando la nariz del
avión.

30.  Los slats, al igual que los flaps, son
dispositivos hipersustentadores, la
diferencia está en que los slats se encuentran
ubicados en el borde de ataque, y cuando
son extendidos aumentan aún más la
curvatura del ala, generando aún más
sustentación.

31.  Hay varios tipos de alas para los aviones:

34.  Los alerones son superficies móviles que se encuentran
en las puntas de las alas y sobre el borde de salida de
estas. Son los encargados de provocar el desplazamiento
del avión sobre su eje longitudinal al crear una
descompensación aerodinámica de las alas, que es la que
permite al avión girar, ya que cuando giramos el timón
hacia la izquierda el alerón derecho baja, creando más
sustentación en el ala derecha, y el alerón izquierdo sube,
desprendiendo artificialmente el flujo laminar del ala
izquierda y provocando una pérdida de sustentación en
esta; lo inverso ocurre cuando giramos el timón hacia la
derecha.

36.  Acción de alerones: alabeo

37.  Los spoilers son superficies móviles unidas a la parte
superior del ala, su función es reducir la sustentación
generada por el ala; cuando son extendidos, separan
prematuramente el flujo de aire que recorre el
extradós provocando que el ala entre en pérdida, una
pérdida controlada podríamos decir.

38.  La diferencia entre los spoilers y los frenos
aerodinámicos es que estos últimos disminuyen la
velocidad del avión al generar mayor resistencia pero
sin afectar la sustentación, los spoilers en cambio
afectan la sustentación, por lo cual se debe de
aumentar el ángulo de ataque del avión, lo cual
generará mayor resistencia y por lo tanto una
pérdida de velocidad.

40.  Fuselaje
 Algunos tipos de fuselajes:
1:Para vuelo subsónico. 2:Para vuelo supersónico de alta
velocidad. 3:Para vuelo subsónico con góndola de gran
capacidad. 4:Para vuelo supersónico de gran
maniobrabilidad. 5:Para hidroavión. 6:Para vuelo
hipersónico.
 El fuselaje es el cuerpo del avión al que se encuentran
unidas las alas y los estabilizadores tanto horizontales
como verticales. Su interior es hueco, para poder
albergar dentro a la cabina de pasajeros y la de mandos y
los compartimentos de carga. Su tamaño, obviamente,
vendrá determinado por el diseño de la aeronave.

41. Algunos tipos de fuselajes:
1:Para vuelo subsónico. 2:Para vuelo supersónico de alta velocidad.
3:Para vuelo subsónico con góndola de gran capacidad. 4:Para vuelo
supersónico de gran maniobrabilidad. 5:Para hidroavión. 6:Para vuelo
hipersónico

42.  Sistemas de control
 Tipo de colas de avión: (A) estándar, (B) en forma de
«T» (C) en forma de cruz, (D) con dos
estabilizadores verticales, (E) con tres estabilizadores
verticales, (F) en forma de «V».
 Son todas aquellas partes móviles del avión que al
ser utilizadas cambiándolas de posición, provocarán
un efecto aerodinámico que alterara el curso del
vuelo y tendrán la seguridad de un control correcto
de la aeronave, a saber:

43.  Tipo de colas de avión: (A) estándar, (B) en forma de
«T» (C) en forma de cruz, (D) con dos
estabilizadores verticales, (E) con tres estabilizadores
verticales, (F) en forma de «V».

44.  Estabilizadores horizontales
 Son 2 aletas más pequeñas que las alas, situadas en posición
horizontal (generalmente en la parte trasera del avión), en el
empenaje y en distintas posiciones y formas dependiendo del
diseño, las cuales le brindan estabilidad y que apoyan al
despegue y aterrizaje. En ellos se encuentran unas superficies
de control muy importantes que son los elevadores (o también
llamados timones de profundidad) con los cuales se controla
la altitud del vuelo mediante el ascenso y descenso de estas
superficies, que inclinarán el avión hacia adelante o atrás, es
decir, el avión subirá o bajara a determinada altitud y estará
en determinada posición con respecto al horizonte. A este
efecto se le llama penetración o descenso, o movimiento
de cabeceo.

45.  Acción del timón de profundidad: cabeceo

46.  Estabilizadores verticales
 Es/Son una(s) aleta(s) que se encuentra (n) en posición
vertical en la parte trasera del fuselaje (generalmente en
la parte superior). Su número y forma deben ser
determinadas por cálculos aeronáuticos según los
requerimientos aerodinámicos y de diseño, que le brinda
estabilidad al avión. En éste se encuentra una superficie
de control muy importante, el timón de dirección, con el
cual se tiene controlado el curso del vuelo mediante el
movimiento hacia un lado u otro de esta superficie,
girando hacia el lado determinado sobre su propio eje
debido a efectos aerodinámicos. Este efecto se denomina
movimiento de guiñada.

47.  Acción del timón de dirección: guiñada
1
2

48. GRUPO MOTOPROPULSOR
 Pruebas de un motor turbofán Pratt & Whitney F100 para un F-15 Eagle, Base de la Fuerza Aérea Robins
(Georgia, Estados Unidos). El túnel detrás de la tobera reduce el ruido y permite la salida de los gases. La
cobertura en la parte frontal del motor impide que objetos extraños (incluyendo personas) sean tragados
debido a la gran potencia de absorción de la entrada

49.  Son los motores que tiene el avión para obtener la propulsión que
requiere para seguir un curso frontal, contrarrestando el efecto del
viento en contra, el cual opone resistencia y lo empujaría hacia
atrás. Estos motores son previamente analizados por la
constructora y después instalados en el avión si cumplen con los
requerimientos del avión en cuanto a potencia, (es decir, tras las
pruebas de potencia, contención de materiales en caso de explosión,
...; el constructor del motor, se lo manda a la constructora de
aeronaves, la cual, suele probarlo en un avión similar al que se va a
construir, y, si todo marcha conforme a lo establecido, se montan en
el avión, para completar así, una etapa más de su construcción) uso
de combustible, costo de operación y mantenimiento, resistencia,
calidad, autonomía, defensa, etc; todo esto brinda características y
un gran apoyo para llevar a cabo la misión que le corresponde a
cada tipo de aeronave de una manera eficiente y apropiada.

50.  Un motor de turborreactor es un tipo de motor de combustión
interna utilizado a menudo para impulsar una aeronave. El aire es
arrastrado a un compresor rotatorio a través de la toma de aire y es
comprimido, durante varias etapas sucesivas, a alta presión antes de
entrar en la cámara de combustión. El combustible es mezclado con
el aire comprimido e inflamado. Este proceso de combustión
aumenta considerablemente la temperatura del gas. El resultado de
la combustión sale para expandirse a través de la turbina, donde se
extrae la energía para mover el compresor. Aunque este proceso de
expansión reduce tanto la temperatura como la presión del gas,
estos se mantienen generalmente superiores a los del medio. El flujo
de gas de salida de la turbina se expande a la presión ambiental a
través de una tobera de propulsión, produciendo un chorro a altas
velocidades. Si la velocidad de este chorro de gases supera a la
velocidad del avión, entonces hay un empuje neto hacia delante.

52.  Comparando el turborreactor con el motor
convencional a hélice, el primero toma una cantidad
relativamente pequeña de masa de aire y la acelera
considerablemente, mientras que una hélice utiliza
una masa de aire grande y la acelera sólo una
pequeña parte. La salida de gases a altas velocidades
de un turborreactor lo hace eficaz a velocidades altas,
especialmente a las supersónicas, y a altitudes
elevadas. En aviones más lentos y aquellos que sólo
realicen vuelos cortos, una turbina de gas propulsada
por una hélice, conocido como turbopropulsor, es
más común y eficiente.

54.  El diseño de turborreactor más simple es de una sola
bobina, en el que un único eje conecta la turbina al
compresor. Para diseños con relaciones de presión más
altas suelen tener dos ejes concéntricos, mejorando la
estabilidad del compresor. El eje de alta presión conecta
el compresor y turbina de alta presión. Esta bobina
externa de alta presión, con la cámara de combustión,
forma el núcleo o generador del motor. El eje interno
conecta el compresor de baja presión con la turbina de
baja presión. Ambas bobinas pueden funcionar
libremente para conseguir velocidades óptimas, como en
aviones supersónicos como el Concorde.

56. TRENES DE ATERRIZAJE
 El tren de aterrizaje tiene por función permitir el
desplazamiento de una aeronave cuando ésta se
encuentra en tierra, tanto sea para despegar,
aterrizar o trasladarse de un punto a otro. Durante el
aterrizaje debe absorber la energía cinética
producida por el impacto. La cubierta es el primer
elemento que absorbe tal impacto, pero no es
suficiente; así el tren de aterrizaje debe poseer un
sistema de amortiguación para poder disminuir el
impacto.

57.  Según la categoría en la que la aeronave se encuentre
certificada, el sistema debe cumplir distintos
requisitos de absorción de energía. Debe ser capaz,
además, de permitir el remolque de la aeronave para
movilizarla en caso de "push-back" o remolque desde
posiciones desde donde no pueda salir por sus
propios medios. En este caso, las fuerzas actuantes
serán no solo verticales.

58.  El peso total del avión, su distribución sobre las
ruedas principales, la velocidad vertical de aterrizaje,
la cantidad de unidades de ruedas, las dimensiones y
presión de las cubiertas y otros, son los factores que
influyen sobre la amortiguación del choque y ésta
debe ser tal que la estructura del avión no esté
expuesta a fuerzas excesivas.

59. INSTRUMENTOS DE CONTROL

60.  Son dispositivos electrónicos desarrollados con la
aviónica que permiten al piloto tener conocimiento
del estado general de las partes del avión durante el
vuelo, las condiciones meteorológicas, el curso
programado del vuelo y diversos sistemas que
controlarán las superficies de control para dirigir y
mantener un vuelo correcto y seguro.

61.  Entre ellos: el horizonte artificial, el radar, el
GPS, el piloto automático, los controles de
motores, los aceleradores, la palanca y los
pedales de dirección, tubo pitot, luces en
general y los conmutadores de arranque.