Articulo de referencia

Aviones a escala

Maqueta a escala del Boeing 747-400 de Singapore Airlines Grupo de estudiantes con sus maquetas de aviones de madera en Sonta , Serbia, 1936. Un modelo de avión es una réplica f...

Maqueta a escala del Boeing 747-400 de Singapore Airlines
Grupo de estudiantes con sus maquetas de aviones de madera en Sonta , Serbia, 1936.

Un modelo de avión es una réplica física de una aeronave real o imaginaria , construida generalmente para exhibición, investigación o entretenimiento. Los modelos de aviones se dividen en dos grupos principales: voladores y no voladores. Los modelos no voladores también se denominan estáticos, de exhibición o de estantería.

Los fabricantes de aeronaves y los investigadores construyen modelos para túneles de viento con el fin de probar las propiedades aerodinámicas, para investigación básica o para el desarrollo de nuevos diseños. En ocasiones, solo se modela una parte de la aeronave.

Los modelos estáticos abarcan desde juguetes producidos en masa de metal blanco o plástico hasta modelos muy precisos y detallados, diseñados para exhibiciones en museos y que requieren miles de horas de trabajo. Muchos se venden en kits, generalmente fabricados con poliestireno o resina moldeados por inyección .

Los modelos voladores abarcan desde sencillos planeadores de juguete hechos de hojas de papel, madera de balsa , cartulina o espuma de poliestireno, hasta modelos a escala motorizados construidos con madera de balsa, varillas de bambú , plástico (incluyendo poliestireno moldeado o en láminas, y espuma de poliestireno ), metal, resina sintética , ya sea solos o combinados con fibra de carbono o fibra de vidrio , y revestidos con papel de seda , mylar y otros materiales. Algunos pueden ser de gran tamaño, especialmente cuando se utilizan para investigar las propiedades de vuelo de una aeronave a escala real propuesta.

Investigación aerodinámica y maquetas

Modelo para túnel de viento de un hidroavión Loire-Nieuport LN-10.

Los modelos de aeronaves se fabrican para ensayos en túnel de viento y vuelo libre, y suelen contener componentes intercambiables para comparar diferentes configuraciones. También incluyen controles que se pueden reposicionar para simular distintas configuraciones de vuelo. Además, a menudo incorporan sensores para mediciones puntuales y se montan sobre una estructura que garantiza la correcta alineación con el flujo de aire y proporciona mediciones adicionales. Para la investigación en túnel de viento, en ocasiones basta con fabricar una parte de la aeronave propuesta.

Para el desarrollo de la producción, también se construyen maquetas estáticas a escala real, a menudo con materiales diferentes a los del diseño propuesto. De nuevo, con frecuencia solo se modela una parte de la aeronave.

Modelos de exhibición estáticos

Avión modelo Vought F4U Corsair de aluminio construido desde cero por Guillermo Rojas Bazan
Modelo Lufthansa Focke-Wulf Fw 200 Condor en exhibición

Los modelos de aviones estáticos no pueden volar y se utilizan para exhibición, fines educativos y en túneles de viento para recopilar datos para el diseño de aeronaves a escala real. Se pueden construir con cualquier material adecuado, que suele incluir plástico, madera, metal, papel y fibra de vidrio, y a una escala específica, de modo que el tamaño del original pueda compararse con el de otras aeronaves. Los modelos pueden venir terminados o requerir pintura o montaje, ya sea con pegamento, tornillos, piezas encajables o una combinación de ambos.

Muchas aerolíneas del mundo permiten que se utilicen maquetas de sus aviones con fines publicitarios. Antes, las aerolíneas encargaban maquetas a gran escala de sus aviones para distribuirlas a las agencias de viajes como artículo promocional. También se pueden regalar maquetas de aviones a funcionarios de aeropuertos, aerolíneas y gobiernos para promocionar una aerolínea o celebrar una nueva ruta o un logro. [ 1 ]

Escala

Los modelos de aviones estáticos se comercializan principalmente en diversas escalas , desde 1:18 hasta 1:1250 . Los kits de modelos de plástico que requieren montaje y pintura se encuentran principalmente en escalas 1:144 , 1:72 , 1:48 , 1:32 y 1:24 . Los modelos de metal fundido a presión (premontados y pintados de fábrica) están disponibles en escalas que van desde 1:48 hasta 1:600 .

Las escalas no son aleatorias, sino que generalmente se basan en divisiones del sistema imperial o del sistema métrico . Por ejemplo, la escala 1:48 es 1/4" a 1 pie (o 1" a 4 pies) y 1:72 es 1" a 6 pies, mientras que en escalas métricas como 1:100, 1 centímetro equivale a 1 metro. La escala 1:72 se introdujo con los kits de maquetas de aviones de madera y metal de Skybirds en 1932 y fue seguida de cerca por Frog , que utilizó la misma escala desde 1936 con su marca " Frog Penguin ". La escala 1:72 se popularizó en los EE. UU. durante la Segunda Guerra Mundial por el Departamento de Guerra de los EE. UU. después de que solicitara modelos de aviones monomotor comunes en esa escala, y aviones multimotor en escala 1:144. Esperaban mejorar las habilidades de reconocimiento de aeronaves y estas escalas lograron un equilibrio entre tamaño y detalle. Después de la Segunda Guerra Mundial, los fabricantes continuaron con estas escalas, sin embargo, también se agregaron kits en otras divisiones del sistema imperial. Las escalas 1:50 y 1:100 son comunes en Japón y Francia, que utilizan el sistema métrico. Los modelos promocionales para aerolíneas se producen en escalas que van desde 1:200 hasta 1:1200.

Algunos fabricantes crearon maquetas de aviones a escala 1:18 para que combinaran con coches de la misma escala. Las maquetas de aviones, vehículos militares , figuras , coches y trenes comparten diferentes escalas, aunque existen algunas similitudes. Hay una cantidad considerable de modelos más conocidos que se repiten en distintas escalas, lo que puede resultar útil para dioramas con perspectiva forzada .

Los modelos más antiguos a menudo no se ajustaban a una escala establecida, ya que su tamaño se adaptaba a la caja, y se les denomina de "escala de caja".

Materiales

Piezas para un modelo de avión de plástico aún en su árbol de moldeo por inyección.
Maqueta de papel del hidroavión Dornier X

La forma más común de fabricación de kits es mediante moldeo por inyección de poliestireno , utilizando moldes de acero. Los gránulos de plástico se calientan hasta convertirse en líquido y se inyectan a alta presión en el molde a través de soportes que sujetan todas las piezas y garantizan que el plástico llegue a todas las partes del molde. Esto permite un mayor grado de automatización que otros procesos de fabricación, pero los moldes requieren grandes tiradas de producción para cubrir su coste. Actualmente, esta producción se lleva a cabo principalmente en Asia y Europa del Este. Es posible realizar tiradas más pequeñas con moldes de cobre, y algunas empresas utilizan moldes de resina o caucho, pero si bien el coste del molde es menor, su durabilidad también lo es y los costes laborales pueden ser mucho mayores.

Los kits de resina se fabrican con moldes similares a los que se utilizan para los kits de plástico de tirada limitada, pero estos moldes no suelen ser tan duraderos, lo que limita su producción a tiradas más pequeñas, y los precios del producto terminado son más elevados.

El termoformado al vacío es otra alternativa común, pero requiere más habilidad y el modelista debe aportar los detalles. Existen algunos kits de fotograbado que permiten un alto nivel de detalle, pero no pueden reproducir curvas compuestas.

Las maquetas también pueden hacerse con papel o cartulina. Las maquetas comerciales las imprimen principalmente editoriales en Alemania o Europa del Este, pero pueden distribuirse por internet, y algunas se ofrecen de forma gratuita.

Desde la Primera Guerra Mundial hasta la década de 1950, también se construían maquetas estáticas de aviones con bambú o madera de balsa, materiales ligeros, y se cubrían con papel de seda, al igual que las maquetas voladoras. Este era un proceso laborioso que reflejaba la construcción real de aviones hasta el comienzo de la Segunda Guerra Mundial . Muchos modelistas creaban maquetas a partir de dibujos de las aeronaves reales. [ 2 ]

Entre los modelos de sobremesa prefabricados se incluyen los producidos en fibra de vidrio para agencias de viajes y fabricantes de aeronaves, así como los modelos de colección fabricados en metal fundido a presión, caoba, resina y plástico.

Las fibras de carbono y la fibra de vidrio se han vuelto cada vez más comunes en los kits de maquetas de aviones. En los helicópteros a escala, los bastidores principales y las palas del rotor suelen estar hechos de fibra de carbono, al igual que las costillas y los largueros en las alas de los aviones de ala fija.

Modelos voladores

Un planeador de vuelo libre lanzado a mano

El aeromodelismo consiste en la construcción y operación de modelos de aeronaves voladoras. Algunos modelos se asemejan a versiones a escala reducida de aeronaves reales, mientras que otros se construyen sin la intención de parecerse a aeronaves reales. También existen modelos de aves, murciélagos y pterosaurios (generalmente ornitópteros ). El tamaño reducido afecta el número de Reynolds del modelo , que determina cómo reacciona el aire al pasar a su alrededor, y, en comparación con una aeronave de tamaño real, el tamaño de las superficies de control necesarias, la estabilidad y la eficacia de secciones aerodinámicas específicas pueden diferir considerablemente, lo que requiere modificaciones en el diseño.

Control

Los aviones modelo voladores generalmente se controlan mediante uno de tres métodos.

  • Las aeronaves modelo de vuelo libre (F/F) no tienen control alguno, salvo por las superficies de control que deben ajustarse antes del vuelo, y deben poseer un alto grado de estabilidad natural. La mayoría de los modelos de vuelo libre son planeadores sin motor o propulsados ​​por goma. Estos son anteriores al vuelo tripulado. [ 3 ]
  • Los aviones modelo de control por cable (C/L) utilizan cuerdas o cables para sujetar el modelo a un pivote central, ya sea sostenido a mano o a un poste . El avión vuela en círculos alrededor de ese punto, asegurado por un cable, mientras que un segundo proporciona control de cabeceo a través de una conexión al elevador. Algunos utilizan un tercer cable para controlar el acelerador. Existen muchas categorías de competición. El vuelo de velocidad se divide en clases según la cilindrada del motor. Los aviones de velocidad de clase 'D' de tamaño 60 pueden alcanzar fácilmente velocidades muy superiores a 150 mph (240 km/h) .  
  • Las aeronaves radiocontroladas cuentan con un controlador que maneja un transmisor que envía señales a un receptor en el modelo para accionar servos que ajustan los controles de vuelo, de forma similar a una aeronave real. Tradicionalmente, la señal de radio controlaba directamente los servos ; sin embargo, los modelos modernos suelen utilizar computadoras de control de vuelo para estabilizar el modelo o incluso para volarlo de forma autónoma. Este es el caso, en particular, de los cuadricópteros . Los controladores de vuelo rudimentarios se introdujeron por primera vez en helicópteros a escala, donde se utilizaban giroscopios electrónicos independientes para estabilizar el rotor de cola. Al igual que en los cuadricópteros, esta práctica se ha extendido a todos los controles de vuelo.

Construcción

Modelo de vuelo interior de clase F1D extremadamente ligero con cubierta de microfilm.
Maqueta voladora de un Royal Aircraft Factory SE5a de la Primera Guerra Mundial con superficies de vuelo de espuma, a partir de un kit.

La construcción de modelos voladores puede diferir de la de modelos estáticos, ya que tanto el peso como la resistencia son factores importantes a tener en cuenta.

Los modelos voladores toman prestadas técnicas de construcción de aeronaves de tamaño real, aunque el uso de metal es limitado. Estas pueden consistir en formar un armazón con tablones delgados de madera ligera, como la balsa, para imitar las cuadernas , largueros , travesaños y costillas de una aeronave clásica de tamaño real. En modelos más grandes (generalmente motorizados), donde el peso no es un factor tan importante, se pueden emplear láminas de madera, poliestireno expandido y chapas de madera . A continuación, se le da una superficie lisa y sellada, generalmente con barniz aeronáutico . Para modelos ligeros, se utiliza papel de seda. Para modelos más grandes (generalmente motorizados y radiocontrolados), se aplican películas plásticas termoendurecibles o termorretráctiles, o telas sintéticas termoencogibles. Para los modelos más ligeros se utiliza un recubrimiento de microfilm, que se obtiene extendiendo unas gotas de laca sobre varios metros cuadrados de agua y pasando un alambre a través de ella, creando así una fina película plástica. Los modelos voladores se pueden ensamblar a partir de kits, construir a partir de planos o fabricar completamente desde cero. Un kit contiene la materia prima necesaria, generalmente piezas de madera troqueladas o cortadas con láser, algunas piezas moldeadas, planos, instrucciones de montaje y puede haber sido probado en vuelo. Los planos están pensados ​​para modelistas más experimentados, ya que el constructor debe fabricar o conseguir los materiales por sí mismo. Quienes construyen desde cero pueden dibujar sus propios planos y conseguir todos los materiales. Cualquier método puede requerir mucho trabajo, dependiendo del modelo en cuestión.

Para facilitar el acceso a este hobby, algunos vendedores ofrecen modelos casi listos para volar (ARF) que minimizan las habilidades necesarias y reducen el tiempo de montaje a menos de 4 horas, en comparación con las 10 a 40 horas o más que requiere un kit tradicional. También existen aviones de radiocontrol listos para volar (RTF), aunque para muchos, el montaje de modelos sigue siendo fundamental para este hobby. Para un enfoque más comercial, los aviones de espuma, moldeados por inyección con espuma ligera (a veces reforzada), han hecho que volar en interiores sea más accesible, y muchos solo requieren colocar el ala y el tren de aterrizaje.

Planeadores

Modelo de planeador que muestra la estructura interna típica.

Los planeadores no tienen motor incorporado . Los planeadores modelo para exteriores de mayor tamaño suelen ser radiocontrolados y se izan a mano contra el viento mediante una cuerda sujeta a un gancho bajo el fuselaje con una anilla, de modo que la cuerda se suelta cuando el modelo está por encima. Otros métodos incluyen el lanzamiento con catapulta, utilizando una cuerda elástica . El lanzamiento manual con la punta del ala , al estilo "disco", ha sustituido en gran medida al anterior lanzamiento tipo "jabalina". También se utilizan cabrestantes eléctricos terrestres, remolque manual y remolque en el aire con una segunda aeronave motorizada.

Los planeadores mantienen el vuelo aprovechando el viento ambiental. Una colina o pendiente suele generar corrientes ascendentes que sustentan el vuelo del planeador. Esto se conoce como vuelo de ladera , y los planeadores radiocontrolados pueden permanecer en el aire mientras dure la corriente ascendente. Otro método para ganar altura en un planeador es aprovechar las térmicas , que son columnas de aire caliente ascendente creadas por diferencias de temperatura en el suelo, como entre un estacionamiento de asfalto y un lago. El aire caliente asciende, arrastrando consigo al planeador. Al igual que en un avión motorizado, la sustentación se obtiene mediante la acción de las alas al moverse por el aire, pero en un planeador, la altura se gana volando a través de aire que asciende más rápido de lo que desciende la aeronave.

Los planeadores de paseo son aviones modelo ligeros que vuelan aprovechando las corrientes ascendentes de ladera generadas por el piloto que los sigue de cerca. En otras palabras, el planeador realiza un vuelo de ladera aprovechando la corriente ascendente del piloto en movimiento (véase también Vuelo de ladera controlable ).

Fuentes de energía

Modelo típico propulsado por goma elástica, cuya banda (oculta en el fuselaje) se tensa girando la hélice hacia atrás, en este caso con una manivela.

Los modelos motorizados cuentan con un sistema de propulsión integrado , un mecanismo que impulsa la aeronave a través del aire. Los motores eléctricos y los motores de combustión interna son los sistemas de propulsión más comunes, pero también existen otros tipos, como cohetes , turbinas pequeñas , pulsorreactores , gas comprimido y dispositivos de banda elástica tensada (retorcida).

Goma

El método más antiguo para propulsar modelos de vuelo libre es el motor elástico (o motor extensible) de Alphonse Pénaud de 1871, que consiste esencialmente en una larga banda elástica que se retuerce para añadir tensión antes del vuelo. Es el sistema de propulsión más utilizado, presente en todo tipo de modelos, desde juguetes infantiles hasta modelos de competición. El elástico ofrece simplicidad y durabilidad, pero tiene un tiempo de funcionamiento corto, y el par inicial elevado de un motor completamente enrollado disminuye bruscamente antes de estabilizarse en una salida constante, hasta que las últimas vueltas se desenrollan y la potencia desaparece por completo. Utilizarlo de forma eficiente es uno de los retos del vuelo libre competitivo con goma elástica, y las hélices de paso variable, la incidencia diferencial de las alas y el plano de cola, y los ajustes del timón, controlados por temporizadores, pueden ayudar a gestionar el par. Además, suele haber restricciones de peso del motor en las categorías de competición. Aun así, algunos modelos han logrado vuelos de casi 1 hora. [ 4 ] [ 5 ]

gases comprimidos

El gas comprimido almacenado, generalmente dióxido de carbono (CO₂ ) , puede impulsar modelos sencillos de forma similar a inflar un globo y luego soltarlo. El CO₂ comprimido también puede utilizarse para accionar un motor de expansión que haga girar una hélice . Estos motores pueden incorporar controles de velocidad y múltiples cilindros, y son capaces de impulsar aeronaves radiocontroladas ligeras a escala . Gasparin y Modela son dos fabricantes recientes de motores de CO₂ . El CO₂ , al igual que el caucho, se conoce como energía "fría" porque no genera calor.

El vapor es incluso más antiguo que la propulsión a chorro, y al igual que esta, contribuyó enormemente a la historia de la aviación , aunque actualmente se utiliza con poca frecuencia. En 1848, John Stringfellow voló un modelo a vapor en Chard, Somerset , Inglaterra . Samuel Pierpont Langley construyó modelos tanto a vapor como de combustión interna que realizaron vuelos de larga duración.

El baronet Sir George Cayley construyó y voló aviones a escala con motores de combustión interna y externa alimentados con pólvora en 1807, 1819 y 1850. Estos motores carecían de manivela y, en lugar de hélice, utilizaban aletas similares a las de un ornitóptero . Cayley especuló que este combustible podría ser demasiado peligroso para aeronaves tripuladas.

combustión interna

Maqueta voladora a radiocontrol a gran escala del Lockheed C-130 Hercules, con una envergadura de 5,64 metros ( 18 pies y 6 pulgadas ), propulsada por cuatro motores de combustión interna. Un equipo de cinco personas se encarga de su pilotaje y mantenimiento.   

Para los modelos más grandes y pesados, el motor más popular es el de bujía incandescente . Estos motores se alimentan con una mezcla de metanol , nitrometano y lubricante ( aceite de ricino o sintético ), que se vende premezclada como combustible para motores de incandescencia. Los motores de incandescencia requieren un mecanismo de arranque externo; la bujía debe calentarse hasta alcanzar la temperatura suficiente para encender el combustible y arrancar. Los cilindros alternativos aplican par motor a un cigüeñal giratorio , que es la principal fuente de potencia del motor. Se pierde algo de potencia al convertir el movimiento lineal en rotatorio, así como en forma de calor y combustible sin quemar, por lo que su eficiencia es baja.

Motores para aeromodelos

Estos motores se clasifican según su cilindrada , que va desde 0,01 pulgadas cúbicas (0,16 cc) hasta más de 1,0 pulgadas cúbicas (16 cc) . Los motores más pequeños pueden hacer girar una hélice de 3,5 pulgadas (8,9 cm) a más de 30 000 rpm, mientras que los más grandes alcanzan entre 10 000 y 14 000 rpm.       

Los motores de incandescencia más simples utilizan el ciclo de dos tiempos . Estos motores son económicos y ofrecen la mayor relación potencia-peso de todos los motores de incandescencia, pero son ruidosos y requieren silenciadores de cámara de expansión sustanciales , que pueden ajustarse . Los motores de incandescencia de ciclo de cuatro tiempos , ya sea que utilicen válvulas de asiento o, más raramente, válvulas rotativas , son más eficientes en el consumo de combustible, pero entregan menos potencia que los motores de dos tiempos similares. La potencia que entregan es más adecuada para mover hélices de mayor diámetro para fuselajes más ligeros y con mayor resistencia aerodinámica, como en los biplanos . Los motores de cuatro tiempos son ahora populares porque son más silenciosos que los de dos tiempos y están disponibles en configuraciones de motores radiales y bicilíndricos opuestos horizontalmente . Las variantes incluyen motores con múltiples cilindros, funcionamiento con gasolina de encendido por chispa, funcionamiento con diésel carburado y motores de relación de compresión variable. Los diésel son preferidos por su resistencia y tienen mayor par motor, y para una capacidad dada, pueden "mover" una hélice más grande que un motor de incandescencia. La fabricación casera de motores para aeromodelos es un pasatiempo en sí mismo.

Aviones a reacción y cohetes

turbina de chorro en miniatura

Los primeros modelos de aviones a reacción utilizaban un ventilador entubado con hélice multipala , ubicado dentro de conductos, generalmente en el fuselaje. Estos ventiladores solían ser impulsados ​​por motores de dos tiempos a altas RPM. Generalmente tenían una cilindrada de 0,40 a 0,90 pulgadas cúbicas (6,6 a 14,7 cc) , aunque algunos eran tan pequeños como 0,049 pulgadas cúbicas (0,80 cc) . Este diseño de ventilador en tubo se ha adoptado con éxito para aviones a reacción eléctricos, mientras que los aviones con ventilador entubado propulsados ​​por motores de combustión interna son ahora poco comunes. Actualmente, se utilizan pequeños motores de turbina a reacción en modelos para aficionados que se asemejan a versiones simplificadas de los motores turborreactores que se encuentran en los aviones comerciales, pero sin reducir su escala, ya que entran en juego los números de Reynolds. La primera turbina desarrollada por aficionados se diseñó y voló en la década de 1980, pero recientemente se han vuelto fácilmente accesibles los ejemplos comerciales. Las turbinas requieren un diseño especializado y una fabricación de precisión, y algunas se han construido a partir de turbocompresores de motores de automóviles . Poseer u operar una aeronave propulsada por turbina es prohibitivamente caro y muchos clubes nacionales (como la Academia de Aeronáutica de Modelos de EE. UU .) exigen que sus miembros estén certificados para usarlas de forma segura. [ 6 ] También se han utilizado motores de pulsorreactor tipo bomba volante V-1, ya que ofrecen más empuje en un paquete más pequeño que un motor de combustión tradicional, pero no se utilizan ampliamente debido a los niveles de ruido extremadamente altos que producen y son ilegales en algunos países.      

Un piloto vietnamita prepara su maqueta de avión (Base aérea de Bien Hoa, Vietnam).

Los motores cohete se utilizan a veces para impulsar planeadores y veleros. El primer motor cohete diseñado específicamente para este fin data de la década de 1950, con la introducción del motor Jetex , que utilizaba pastillas de combustible sólido, encendidas por una mecha, en una carcasa reutilizable. Actualmente, los pilotos también pueden usar motores cohete modelo desechables para obtener un breve impulso de potencia de menos de 10 segundos. Las restricciones gubernamentales en algunos países hicieron que la propulsión por cohete fuera poco común, pero estas se estaban flexibilizando en muchos lugares y su uso se estaba expandiendo; sin embargo, una reclasificación de "dispositivos productores de humo" a "fuegos artificiales" ha hecho que sean difíciles de obtener nuevamente.

Energía eléctrica

Modelo pequeño eléctrico de un Bleriot XI de la época anterior a la Primera Guerra Mundial.

Los modelos eléctricos utilizan un motor eléctrico alimentado por una fuente de electricidad, generalmente una batería . La energía eléctrica comenzó a usarse en modelos en la década de 1970, pero su costo retrasó su uso generalizado hasta principios de la década de 1990, cuando se dispuso de tecnologías de baterías más eficientes y motores sin escobillas , mientras que los costos de los motores, las baterías y los sistemas de control disminuyeron drásticamente. La energía eléctrica ahora predomina en los modelos de vuelo en parques y de vuelo 3D , ambos pequeños y ligeros, donde la energía eléctrica ofrece mayor eficiencia y confiabilidad, menos mantenimiento y suciedad, un vuelo más silencioso y una respuesta del acelerador casi instantánea en comparación con los motores de combustión interna.

Los primeros modelos eléctricos utilizaban motores de corriente continua con escobillas y baterías recargables de níquel-cadmio (NiCad) que ofrecían tiempos de vuelo de 5 a 10 minutos, mientras que un motor de combustión comparable proporcionaba el doble de tiempo de vuelo. Los sistemas eléctricos posteriores emplearon motores de corriente continua sin escobillas más eficientes y baterías de níquel-metal hidruro (NiMh) de mayor capacidad , lo que resultó en tiempos de vuelo considerablemente mejorados. Las baterías de cobalto y polímero de litio (LiPoly o LiPo) permiten que los tiempos de vuelo eléctricos superen los de los motores de combustión, mientras que las baterías de fosfato de hierro y litio sin cobalto, más robustas y duraderas, también se están popularizando. La energía solar también se ha vuelto práctica para los aficionados al radiocontrol, y en junio de 2005 se estableció un récord de vuelo de 48 horas y 16 minutos en California. Ahora es posible alimentar la mayoría de los modelos de menos de 9,1 kg (20 lb) con energía eléctrica a un costo equivalente o inferior al de las fuentes de energía tradicionales.  

Los avances recientes han propiciado el uso de motores trifásicos sin escobillas en la aeromodelismo. Estos motores son más potentes y ofrecen mayor par motor y eficiencia. Su diseño también reduce la fricción interna, ya que no es necesario que las escobillas estén en contacto con ninguna pieza giratoria. Este aumento de eficiencia se traduce en tiempos de vuelo más prolongados. [ 7 ]

Tipos de propulsión

La mayoría de los aeromodelos motorizados, incluidos los eléctricos, los de combustión interna y los propulsados ​​por gomas elásticas, generan empuje mediante la rotación de una hélice. La hélice es el dispositivo más utilizado. Las hélices generan empuje gracias a la sustentación que producen las secciones alares de sus palas, las cuales impulsan el aire hacia atrás.

Hélices

Una hélice de gran diámetro y paso bajo ofrece mayor empuje y aceleración a baja velocidad, mientras que una hélice de pequeño diámetro y paso alto sacrifica aceleración por velocidades máximas más altas. El constructor puede elegir entre una selección de hélices que se ajusten al modelo, pero una hélice inadecuada puede comprometer el rendimiento y, si es demasiado pesada, causar un desgaste excesivo en el motor. Las hélices de aeromodelos generalmente se especifican como diámetro × paso, en pulgadas. Por ejemplo, una hélice 5 x 3 tiene un diámetro de 5 pulgadas (130 mm) y un paso de 3 pulgadas (76 mm) . El paso es la distancia que avanzaría la hélice si girara una revolución en un medio sólido. Las hélices de dos y tres palas son las más comunes.  

Se utilizan tres métodos para transferir energía a la hélice:

  • Los sistemas de transmisión directa tienen la hélice acoplada directamente al cigüeñal o al eje de transmisión del motor. Esta configuración es preferible cuando tanto la hélice como el motor operan cerca de su máxima eficiencia a revoluciones por minuto similares . La transmisión directa es más común en motores de combustión interna. En raras ocasiones, algunos motores eléctricos se diseñan con un par suficientemente alto y una velocidad suficientemente baja, y también pueden utilizar la transmisión directa. Estos motores se denominan generalmente motores outrunner .
  • La transmisión reductora utiliza engranajes para disminuir las revoluciones por minuto del eje, permitiendo que el motor gire mucho más rápido. Cuanto mayor sea la relación de transmisión, más lenta será la rotación de la hélice, lo que también aumenta el par motor en una proporción similar. Esto es común en modelos de mayor tamaño y en aquellos con hélices de dimensiones excepcionales. La transmisión reductora adapta el motor y la hélice a sus respectivas velocidades de funcionamiento óptimas. Las hélices con engranajes son poco comunes en los motores de combustión interna, pero son frecuentes en los motores eléctricos, ya que la mayoría de estos últimos giran a velocidades extremadamente altas, pero carecen de par motor.
  • Se puede obtener una relación de reducción de engranajes incorporada de 2:1 al acoplar la hélice al árbol de levas en lugar del cigüeñal de un motor de cuatro tiempos, que gira a la mitad de la velocidad del cigüeñal. [ 8 ]

Ventiladores con conductos

Los ventiladores entubados son hélices multipala encerradas en un conducto o tubo cilíndrico que puede parecerse a un motor a reacción y caber en el mismo espacio . Están disponibles tanto para motores eléctricos como de combustible líquido, aunque se han vuelto comunes gracias a las recientes mejoras en la tecnología de vuelo eléctrico. Ahora se puede equipar un avión modelo con cuatro ventiladores entubados eléctricos por menos del costo de una sola turbina de avión a reacción, lo que permite modelar aviones multimotor a un precio asequible. En comparación con una hélice sin conducto, un ventilador entubado genera más empuje para la misma área y se han registrado velocidades de hasta 320 km/h (200 mph ) con aviones eléctricos equipados con ventiladores entubados, debido en gran parte a las mayores RPM que permiten las hélices con ventilador entubado. Los ventiladores entubados son populares en las maquetas de aviones a reacción, donde imitan la apariencia de los motores a reacción, pero también se encuentran en modelos no a escala y deportivos, e incluso en aviones ligeros de vuelo 3D.  

Pequeño ornitóptero, diseñado para parecerse a un colibrí.

Otro

En los ornitópteros, el movimiento de la estructura del ala imita el aleteo de las aves vivas , produciendo tanto empuje como sustentación .

Competiciones y clases

Las competiciones mundiales están organizadas por la Fédération Aéronautique Internationale (FAI) en muchas clases, grupos y subclases:

Vuelo libre (F1)

La Copa Wakefield Gold Challenge es una competición internacional de modelismo que lleva el nombre del donante, Lord Wakefield . El evento se celebró por primera vez el 5 de julio de 1911 en el Crystal Palace de Inglaterra. Hubo competiciones en 1912, 1913 y 1914. No se celebraron más competiciones hasta 1927, cuando la Sociedad de Ingenieros Aeronáuticos de Modelismo (SMAE) se puso en contacto con Lord Wakefield para solicitar un nuevo trofeo de plata más grande para la competición internacional. Este trofeo es la actual Copa Internacional Wakefield y se entregó por primera vez en 1928. La SMAE organizó las competiciones internacionales hasta 1951, cuando la FAI se hizo cargo, y desde entonces se ha convertido en el premio para la categoría de propulsión de goma en los Campeonatos Mundiales de Vuelo Libre de la FAI. Las clases de vuelo libre de la FAI incluyen: [ 9 ]

  • F1A – Planeadores
  • F1B – Aeromodelo con motores extensibles (de goma) – Trofeo Wakefield
  • F1C – Aeromodelo motorizado (motor de combustión de 2,5 cc (0,15 pulgadas cúbicas ) )   
  • F1D – Aeromodelo de interior
  • F1E – Planeadores con dirección automática
  • F1N – Planeadores de lanzamiento manual para interiores
  • F1P – Aeromodelo motorizado (motor de combustión de 1,0 cc)
  • F1Q – Aeromodelo de propulsión eléctrica
  • F1G – Aeromodelo con motores extensibles (de goma) «  Coupe d'hiver  » (provisional)
  • F1H – Planeadores (provisional)
  • F1J – Aeromodelo motorizado (provisional) (motor de combustión de 1,0 cc (0,061 pulgadas cúbicas ) )   
  • F1K – Aeromodelo con motores de CO2 ( provisional )
  • F1L – Zona interior EZB para aeronaves modelo (provisional)
  • F1M – Aeromodelo de interior (provisional)
  • F1R – Aeromodelo de interior “Micro 35” (provisional)
  • F1S – Aeromodelo pequeño de propulsión eléctrica “E36”

Línea de control (F2)

Modelos de línea de control de clase F2C

También conocido como U-Control en EE. UU., fue desarrollado por el fallecido Jim Walker, quien solía volar tres modelos a la vez para exhibiciones. Normalmente, el modelo vuela en círculo y es controlado por un piloto en el centro que sostiene una palanca conectada a dos finos cables de acero. Estos cables se conectan a través de la punta del ala interior del avión a un mecanismo que transmite el movimiento de la palanca al elevador, permitiendo realizar maniobras a lo largo del eje de cabeceo. El piloto gira para seguir al modelo en su recorrido circular; por convención, se gira en sentido contrario a las agujas del reloj para un vuelo horizontal y vertical.

Para el sistema de control por cable convencional, se requiere tensión en los cables para proporcionar control. La tensión de los cables se mantiene principalmente por la fuerza centrífuga . Para aumentar la tensión de los cables, los modelos se pueden construir o ajustar de varias maneras. El desplazamiento del timón y la vectorización del empuje (inclinar el motor hacia afuera) hacen que el modelo gire hacia afuera. La posición donde los cables salen del ala puede compensar la tendencia de la resistencia aerodinámica de los cables a hacer que el modelo gire hacia adentro. El peso en el ala exterior, un ala interior más larga o con mayor sustentación que el ala exterior (o incluso la ausencia total de ala exterior) y el par de una hélice que gira a la izquierda (o volar en sentido horario) tienden a hacer que el modelo gire hacia afuera. Los pesos en las puntas de las alas, el par de la hélice y la vectorización del empuje son más efectivos cuando el modelo se mueve lentamente, mientras que el desplazamiento del timón y otros efectos aerodinámicos tienen mayor influencia en un modelo que se mueve rápidamente.

Desde su introducción, el vuelo con control por cable se ha convertido en un deporte de competición. Existen categorías de competición para modelos con control por cable, como Velocidad, Acrobacias (también conocidas como Acrobacias), Carreras, Portaaviones, Reventar Globos, Escala y Combate. Hay variaciones en las pruebas básicas, incluyendo divisiones por tamaño y tipo de motor, categorías de habilidad y antigüedad del diseño del modelo.

Los eventos se originaron principalmente en Estados Unidos y posteriormente se adaptaron para su uso internacional. Las reglas para la competición estadounidense están disponibles en la Academia de Aeronáutica de Modelismo. Las reglas internacionales están definidas por la Federación Aeronáutica Internacional (FAI). Los Campeonatos Mundiales se celebran semestralmente en todo el mundo, el más reciente en 2008 en Francia, con un programa limitado de eventos: variedades especiales de carreras (F2C o "Carrera por equipos"), combate (F2D) y velocidad (F2A), todas limitadas a motores de 0,15 pulgadas cúbicas (2,5 cc), y acrobacias (F2b), que es prácticamente ilimitada en cuanto a diseño y tamaño.

CIAM (Comisión de Aeromodelismo de la FAI) designó las siguientes clases en la categoría F2 Control Line: [ 10 ]

F2A
Velocidad CL
F2B
Acrobacias aéreas CL
F2C
Carreras del equipo CL

La categoría internacional de carreras se denomina F2C (F2 = Control por cable, C = carreras) o Carrera por equipos. Un piloto y un mecánico compiten en equipo para volar pequeños modelos de carreras a escala reducida de 370 g (13 oz) y 65 cm (26 in) de envergadura sobre una superficie de asfalto o concreto. Los cables tienen una longitud de 15,92 m (52,2 ft) .      

Tres pilotos, junto con sus respectivos equipos de mecánicos, compiten simultáneamente en el mismo círculo, con el objetivo de completar el recorrido lo más rápido posible. El depósito de combustible tiene una capacidad máxima de 7 cc (0,43 pulgadas cúbicas) , lo que requiere dos o tres paradas para repostar durante la carrera.   

El mecánico se sitúa en una zona de boxes fuera del círculo de vuelo marcado. Se arranca el motor y se suelta el modelo al oír la señal de salida. Para repostar, el piloto acciona la válvula de combustible con un rápido movimiento hacia abajo del elevador tras completar el número de vueltas previsto, de modo que el modelo pueda acercarse al mecánico a la velocidad óptima, de unos 50 km/h (31 mph ) . El mecánico sujeta el modelo por el ala, llena el depósito desde un bidón presurizado mediante una manguera y una válvula manual, y vuelve a arrancar el motor accionando la hélice con el dedo. Una parada en boxes suele durar menos de tres segundos.  

El recorrido es de 10 km (6,2 millas) , con 100 vueltas. La velocidad de vuelo ronda los 200 km/h (120 mph) , lo que significa que los pilotos completan una vuelta en aproximadamente 1,8 segundos. La fuerza centrífuga que ejerce el cable es de 85 N (19 lbf ) . Un modelo que adelanta pasa por encima de las cabezas de los pilotos de modelos más lentos.      

Tras dos rondas eliminatorias, los 6, 9 o 12 equipos más rápidos pasan a dos semifinales, y los tres más rápidos de estas últimas acceden a la final, que se disputa en un circuito doble. Se utilizan motores diésel monocilíndricos de dos tiempos con encendido por compresión, diseñados para este fin, de hasta 2,5 cc (0,15 pulgadas cúbicas ) . En el campeonato mundial, es habitual que los competidores diseñen y construyan sus propios motores. La potencia de salida se aproxima a 0,8 hp (0,60 kW) a 25 000 rpm.     

F2D – Control de línea de combate

CLASE F2D - Aeromodelos de Combate por Control por Línea - Dos pilotos compiten, con cuatro mecánicos en el foso. Los aviones son ligeros y compactos para maniobrar rápidamente en el aire. Cada uno tiene una cinta de papel crepé de 2,5 m ( 8 pies 2 pulgadas) sujeta a la parte trasera con una cuerda de 3 m (9,8 pies) . Cada piloto ataca únicamente la cinta del otro avión, intentando cortarla con su hélice o ala. Cada corte suma 100 puntos. Cada segundo que el modelo permanece en el aire suma un punto y la partida dura 4 minutos desde la señal de salida. A velocidades cercanas a los 200 km/h (120 mph ) , los errores suelen provocar accidentes, por lo que se permiten dos aviones por partida. Los mecánicos están preparados para los accidentes y arrancan rápidamente el segundo avión, transfiriendo la cinta al modelo de reserva antes del lanzamiento. La acción es tan rápida que un observador podría perderse los cortes de las cintas. Una segunda pérdida elimina a un competidor, y el último piloto que siga volando gana. [ 11 ]       

Vuelo radiocontrolado (F3)

Las clases de radiocontrol de la FAI incluyen: [ 12 ] [ 13 ]

F3A
Avión acrobático de radiocontrol
F3B
Planeadores multitarea a control remoto
F3C
Helicópteros acrobáticos de radiocontrol
F3D
Aviones de carreras de pilones RC: Las carreras de pilones se refieren a una clase de carreras aéreas para aviones modelo radiocontrolados que vuelan a través de un circuito de pilones. [ 14 ] Este deporte es similar a la Red Bull Air Race World Series a escala real.
F3F
Planeadores de ladera radiocontrolados
F3J
Planeadores RC de duración térmica
F3K
Planeadores de lanzamiento manual por control remoto
F3M
Avión acrobático grande de radiocontrol
F3N
Helicópteros acrobáticos de radiocontrol estilo libre
F3P
Avión acrobático de radiocontrol para interiores
F3H
Planeadores de radiocontrol para vuelo sin motor a campo traviesa
F3Q
Planeadores RC Aero-Tow
F3R
Aeroplanos de tecnología limitada de RC Pylon Racing
F3S
Avión acrobático a reacción teledirigido
F3T
Carreras de pilones a escala reducida con aviones de tecnología controlada.
F3U
Carreras de drones FPV RC Multirrotor: La Copa del Mundo de Carreras de Drones de la FAI se disputa en la categoría F3U (Radio Control Multirrotor FPV). Se trata de una competición de drones de alto nivel que exige un gran esfuerzo mental y ofrece importantes premios en metálico.

Aviones a escala (F4)

Las clases de la FAI para maquetas de aviones (una reproducción a escala reducida de un avión de tamaño real) incluyen: [ 15 ]

F4B
aviones a escala de control por cable
F4C
aviones a escala radiocontrolados
F4H
Aviones a escala de control remoto

Planeadores eléctricos radiocontrolados (F5)

Las clases de la FAI incluyen: [ 16 ]

    • F5B – Planeador con motor eléctrico – Multiusos (se realiza solo en años alternos)
    • F5D – Carreras de pilones eléctricos
    • F5J – Planeador con motor eléctrico – Duración térmica

Aerodinámica de modelos

Un planeador de papel ganador de un concurso

El comportamiento en vuelo de una aeronave depende de la escala a la que está construida, la densidad del aire y la velocidad de vuelo.

A velocidades subsónicas, la relación entre estos parámetros se expresa mediante el número de Reynolds . Cuando dos modelos a diferentes escalas vuelan con el mismo número de Reynolds, el flujo de aire es similar. Cuando los números de Reynolds difieren, como por ejemplo un modelo a pequeña escala que vuela a menor velocidad que la aeronave a tamaño real, las características del flujo de aire pueden variar significativamente. Esto puede hacer que un modelo a escala exacta sea imposible de volar, y el modelo debe modificarse de alguna manera. Por ejemplo, a bajos números de Reynolds, un modelo a escala volador generalmente requiere una hélice de mayor tamaño que la escala real.

La maniobrabilidad depende de la escala, y la estabilidad también cobra mayor importancia. El par de control es proporcional a la longitud del brazo de palanca, mientras que la inercia angular es proporcional al cuadrado del brazo de palanca; por lo tanto, cuanto menor sea la escala, más rápido girará una aeronave u otro vehículo en respuesta a las órdenes de control o a las fuerzas externas.

Una consecuencia de esto es que los modelos en general requieren estabilidad longitudinal y direccional adicional , resistiendo cambios bruscos de cabeceo y guiñada. Si bien un piloto puede reaccionar con la suficiente rapidez para controlar una aeronave inestable, un modelo a escala de radiocontrol de la misma aeronave solo sería pilotable con ajustes de diseño, como superficies de cola y diedro de las alas aumentados para mayor estabilidad, o con aviónica que proporcione estabilidad artificial. Los modelos de vuelo libre necesitan tener estabilidad tanto estática como dinámica. La estabilidad estática es la resistencia a los cambios bruscos de cabeceo y guiñada ya descrita, y generalmente la proporcionan las superficies de cola horizontales y verticales, respectivamente, y un centro de gravedad adelantado. La estabilidad dinámica es la capacidad de volver al vuelo recto y nivelado sin ninguna intervención de control. Los tres modos de inestabilidad dinámica son la oscilación de cabeceo ( fugoide ), la espiral y el balanceo holandés . Una aeronave con una cola horizontal demasiado grande en un fuselaje demasiado corto puede tener una inestabilidad fugoide con ascensos y descensos crecientes. En los modelos de vuelo libre, esto generalmente resulta en una pérdida o un rizo al final del ascenso inicial. Un diedro o barrido insuficiente generalmente conduce a un giro en espiral cada vez mayor. Un diedro o barrido excesivo generalmente causa balanceo holandés. Todo esto depende de la escala, así como de los detalles de la forma y la distribución del peso. Por ejemplo, el planeador de papel que se muestra aquí gana un concurso cuando está hecho de una pequeña hoja de papel, pero se balancea de lado a lado con balanceo holandés incluso al aumentar ligeramente su tamaño.

Véase también

Notas a pie de página

  1. Scott Mayerowitz, redactor de AP especializado en aerolíneas (18 de marzo de 2015). "El pequeño secreto del mundo de las aerolíneas: la fascinación por los aviones a escala" . USA TODAY .
  2. "Construyendo un kit de avión modelo de 1948 " . www.jitterbuzz.com
  3. "Aeronaves voladoras a escala" . geocities.com . Archivado del original el 28 de octubre de 2009.
  4. Pruebas de caucho comercial – RJ North, revista Model Aircraft, febrero de 1961
  5. "Copia archivada" . Archivado del original el 29 de junio de 2008. Recuperado el 23 de octubre de 2007 .{{cite web}}: CS1 mantenimiento: copia archivada como título ( enlace )
  6. AMA. "Documentos de la AMA – Turbinas" . AMA . Consultado el 5 de octubre de 2012 .
  7. "MAS.865 2018 Cómo hacer algo que haga (casi) cualquier cosa" . fab.cba.mit.edu . Consultado el 21 de enero de 2022 .
  8. Keith Lawes. "El motor de cuatro tiempos con válvula de cilindro giratorio (documento SAE 2002-32-1828)" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 12 de noviembre de 2011. Consultado el 3 de enero de 2012 .
  9. «Código deportivo FAI - Modelo de avión de vuelo libre Edición 2024» (PDF) . Federación Aeronáutica Internacional . 1 de enero de 2024 . Consultado el 30 de noviembre de 2024 .
  10. «Código deportivo FAI - Acrobacias aéreas por radiocontrol Edición 2023» (PDF) . Federación Aeronáutica Internacional . 1 de enero de 2023 . Consultado el 30 de noviembre de 2024 .
  11. "F2 - Control por cable" . Comisión de Aeromodelismo de la FAI (CIAM).
  12. «Código deportivo FAI - Acrobacias aéreas por radiocontrol Edición 2023» (PDF) . Federación Aeronáutica Internacional . 1 de enero de 2023 . Consultado el 30 de noviembre de 2024 .
  13. ^ "Código deportivo FAI - Modelo de avión volador con control de radio Edición 2021" (PDF) . Federación Aeronáutica Internacional . 1 de enero de 2021 . Consultado el 30 de noviembre de 2024 .
  14. "Carreras Nacionales de Pilones en Miniatura" . nmpra.net . NMPRA . Consultado el 6 de julio de 2015 .
  15. ^ "Código deportivo FAI - Modelo de avión a escala voladora Edición 2024" (PDF) . Federación Aeronáutica Internacional . 1 de enero de 2024 . Consultado el 30 de noviembre de 2024 .
  16. "Código Deportivo de la FAI - Planeadores con Motor Eléctrico Radiocontrolado" (PDF) . Federación Aeronáutica Internacional . 1 de enero de 2021. Consultado el 30 de noviembre de 2024 .

Referencias

  • Diseño de aviones a escala simplificado de RCadvisor , por Carlos Reyes, RCadvisor.com, Albuquerque, Nuevo México, 2009. ISBN 9780982261323OCLC 361461928 
  • El gran libro internacional de aviones de papel , de Jerry Mander, George Dippel y Howard Gossage, Simon and Schuster, Nueva York, 1967. ISBN 0671289918OCLC 437094 
  • Aerodinámica de aeromodelos , por Martin Simons, Swanley: Nexus Special Interests, 1999. 4.ª ed. ISBN 1854861905OCLC 43634314 
  • Cómo diseñar y construir maquetas de aviones voladores , por Keith Laumer, Harper, Nueva York, 1960. 2.ª ed., 1970. OCLC 95315 
  • La Edad Media del Motor de Combustión Interna , por Horst O. Hardenberg, SAE, 1999. ISBN 0768003911OCLC 40632327 
  • Diseño de aeromodelos y teoría del vuelo , por Charles Hampson Grant, Jay Publishing Corporation, Nueva York, 1941. OCLC 1336984 
  • Despejando las nubes , de Mike Kelly, Limerick Writers' Centre Publishing, Irlanda, 2020. ISBN 9781916065383