Lección 8 de 16
Empuje y tracción
Cómo genera tracción la hélice, la relación entre tracción, resistencia y potencia, el exceso de potencia y los efectos secundarios de la hélice.
En revisión
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GU09 Bloque 2 · Empuje y tracción
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Para mantener el vuelo hay que vencer la resistencia. Esa fuerza la da la hélice, que es en realidad un ala giratoria: sus palas son perfiles que, al girar, aceleran hacia atrás una gran masa de aire. Por la tercera ley de Newton, el aire empuja la hélice, y con ella la aeronave, hacia delante. Esa fuerza es la tracción o empuje.
- Hélice tractora: delante del motor, tira de la aeronave. Es la disposición de la mayoría de los multieje.
- Hélice propulsora: detrás, empuja. Es la de casi todos los pendulares y de algunos multieje.
El motor entrega potencia; la hélice la convierte en tracción con un rendimiento que nunca llega al 100 %, porque parte se pierde en remolinos y rozamiento.
Las cuatro fuerzas en equilibrio
En vuelo recto, nivelado y a velocidad constante, la tracción iguala a la resistencia y la sustentación iguala al peso. Si la tracción supera a la resistencia, la aeronave acelera o sube; si es menor, se frena o baja. La velocidad final es aquella en la que tracción y resistencia vuelven a igualarse.
Ilustración en preparación
ULM multieje en vuelo recto y nivelado con las cuatro fuerzas dibujadas como flechas: sustentación hacia arriba, peso hacia abajo, tracción hacia delante y resistencia hacia atrás. Al lado, un pendular con la hélice propulsora y las mismas cuatro fuerzas.
Potencia necesaria y potencia disponible
Fórmula
Potencia = fuerza × velocidad
La potencia necesaria para volar a una velocidad es la resistencia multiplicada por esa velocidad.
La curva de potencia necesaria tiene forma de U. A gran velocidad hace falta mucha potencia por la resistencia parásita; a muy baja velocidad también, por la inducida. Entre medias hay una velocidad de potencia mínima. La potencia disponible es la que la hélice puede entregar con el motor a fondo.
- La diferencia entre disponible y necesaria es el exceso de potencia: lo que te permite subir o acelerar.
- La velocidad máxima en horizontal está donde ambas curvas se cruzan.
- Por debajo de la velocidad de potencia mínima entras en el segundo régimen: para volar más despacio necesitas más potencia, no menos.
Ilustración en preparación
Gráfico de potencia frente a velocidad con la curva en U de potencia necesaria, la curva de potencia disponible y la zona sombreada de exceso de potencia. Se marcan la velocidad de potencia mínima, la velocidad máxima en horizontal y la región de segundo régimen a la izquierda.
Efectos secundarios de la hélice en un multieje
- Par motor: la hélice gira hacia un lado y, por reacción, la aeronave tiende a alabear hacia el contrario. Se nota más a plena potencia y baja velocidad.
- Estela helicoidal: el aire impulsado por la hélice gira alrededor del fuselaje e incide de lado en la deriva, haciendo guiñar.
- Factor P: con mucho ángulo de ataque, la pala que baja trabaja con más ángulo que la que sube y tira más, lo que también produce guiñada.
- Precesión giroscópica: un cambio brusco de actitud, como levantar la cola en un tren convencional, provoca una guiñada.
Con hélice tractora que gira en el sentido de las agujas del reloj visto desde la cabina, lo habitual en motores de avión clásicos, todos estos efectos llevan el morro a la izquierda y se corrigen con pie derecho. Muchos motores de ULM giran al revés y la tendencia es la contraria: compruébalo en el manual de tu aeronave.
En el pendular, según la FAA, no hay efecto de estela helicoidal sobre una deriva y el factor P es menor, porque el carro vuela con el eje de tracción casi paralelo al viento relativo. El par motor sí se nota y el piloto lo corrige con la barra.
Ten en cuenta que en el pendular la tracción actúa por debajo del ala, a la altura del carro. Al dar gas, el carro tiende a adelantarse respecto al ala y el morro sube; al reducir, baja. Por eso, para mantener la altura al cambiar de potencia, hay que acompañar con la barra.
Tracción y densidad
Con calor o en altura, el motor de aspiración normal da menos potencia y la hélice empuja menos masa de aire. El exceso de potencia se reduce: despegas más largo y subes peor. Por eso se habla de días «calientes y altos» como los más exigentes para un ULM.
Ideas clave
- Las cuatro fuerzas son sustentación, peso, tracción y resistencia.
- La hélice genera tracción acelerando aire hacia atrás (tercera ley de Newton).
- El exceso de potencia (disponible menos necesaria) permite subir o acelerar.
- Por debajo de la velocidad de potencia mínima se vuela en segundo régimen.
- Par motor, estela helicoidal, factor P y precesión producen tendencias de guiñada y alabeo.
Para el examen
- Las cuatro fuerzas: sustentación, peso, tracción y resistencia. La velocidad y la gravedad no son «fuerzas» adicionales en esa lista.
- En vuelo estabilizado, tracción = resistencia y sustentación = peso.
- El elemento que produce la tracción es la hélice; el motor aporta la potencia.
Glosario
Tracción
Fuerza hacia delante producida por la hélice.
Exceso de potencia
Diferencia entre la potencia disponible y la necesaria a una velocidad.
Segundo régimen
Zona de vuelo por debajo de la velocidad de potencia mínima, donde volar más lento exige más potencia.
Factor P
Asimetría de tracción entre la pala que sube y la que baja a gran ángulo de ataque.
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Fuentes
AESA, FOR-ULM-P01-ETI01-GU09, Objetivos de aprendizaje ULM (Bloque 2)
seguridadaerea.gob.es