#HABLEMOSDEAVIONES: El Concorde Parte 1

Hola Aerotrastornados!!!

Hoy estrenamos nueva sección en el blog. Se llama #HablemosdeAviones, se trata de una sección donde os contaremos las características técnicas y algo de su historia de aviones, mayormente de aviación civil y algunos militar también. Por nuestras RRSS os preguntamos sobre qué aviones os gustaría que hablásemos, tenemos muchas propuestas y os animamos a seguir comentándonos tanto a través de nuestras redes sociales como a través de nuestra dirección de correo (vadeaviones@gmail.com).

Hoy para coronar este estreno, comenzamos con un avión mítico, El Concorde.

¿Qué hace al Concorde tan especial? El Concorde, no deja de ser un avión para aviación comercial lo que lo hacía «especial» «único» (todos los adjetivos que le queramos poner) es porque podía llegar a los destinos en la mitad de tiempo que un avión comercial convencional debido a su velocidad supersónica.

Fueron construidos 20 aviones en total, en una colaboración conjunta de Francia y Reino Unido, seis de ellos eran prototipos y aviones de prueba. Siete fueron entregados a Air France y otros siete a British Airways. Su nombre «Concorde», proviene de la unión y colaboración de Francia y el Reino Unido en el desarrollo y fabricación del aparato. Su desarrollo y fabricación fueron una gran inversión económica para las empresas BAC y Aérospatiale. Además, los gobiernos francés y británico habían dado generosas subvenciones a British Airways y Air France para el desarrollo y adquisición del aparato.

Pero de la historia ya hablaremos en otro momento…

Vayamos a la parte más técnica, de la que hablaremos hoy.
El Concorde fue pionero en el uso de nuevas tecnologías aeronáuticas de los que vamos a hablar hoy: sus alas en delta y sus cuatro motores Olympus.

El ala «delta esbelta» en Concorde tiene la apariencia de una simplicidad total. A pesar de esto, probablemente no había un área en el avión donde se prestara más atención a su diseño y construcción.

En el ala de una aeronave subsónica tradicional puede haber más de 50 dispositivos móviles, incluidos aquellos para el control y el ajuste de la aeronave y las aletas a menudo complejas y los listones de vanguardia para la generación de sustentación adicional a velocidades más bajas. 
Concorde no tiene nada de esto; de hecho, el ala delta del Concorde solo tiene 6 «elevones» de borde trasero que reemplazan a los ascensores y alerones tradicionales que permiten el control tanto de inclinación como de balanceo de la aeronave.

Es la complejidad de este diseño lo que permite que Concorde genere suficiente sustentación a bajas velocidades al aumentar el ángulo de ataque del ala, pero también que se desempeñe de manera muy eficiente a altas velocidades ya que genera muy poca resistencia.

Con el alto ángulo de ataque de Concorde a bajas velocidades, la elevación del vórtice que genera el ala aumenta significativamente, y esto es fundamental para que Concorde pueda volar a velocidades lentas durante el despegue y el aterrizaje.

Esto se ilustra mejor en un día húmedo cuando se puede ver que el vórtice envuelve completamente la superficie superior del ala, cuando el avión está volando a velocidades lentas y con un ángulo de ataque alto. La imagen opuesta muestra la forma en que el vórtice se forma sobre el ala y hace que el vapor de agua en el aire se condense, debido a la reducción de la presión.

Los motores Rolls-Royce / Snecma Olympus que se ajustan a Concorde son una versión altamente desarrollada del Bristol-Siddeley Olympus que se ajustó al bombardero Vulcan, que generó 11,000 libras de empuje. Roll-Royce proporcionó el desarrollo de los motores Olympus, mientras que SNECMA desarrolló el sistema de escape y recalentamiento. En los prototipos, este sistema de motor se actualizó para generar 33,000 libras de empuje y en el momento en que se ajustó a la aeronave de producción, 38,050 libras estaban disponibles.

Los motores Olympus son 2 motores de bobina. El eje interior gira dentro del eje exterior. El motor consta de 14 etapas de compresor, 7 en cada eje, impulsadas por sus respectivos sistemas de turbina. A velocidades supersónicas cuando el aire se aproxima, la cámara de combustión está muy caliente debido al alto nivel de compresión de 80: 1.

Las más oscuras (áreas negras) son las áreas más susceptibles al calor y, por lo tanto, están construidas con aleación de níquel.

Concorde es el único avión civil en servicio con un sistema de poscombustión de «estilo militar» instalado para producir más potencia en etapas clave del vuelo. El sistema de recalentamiento, como se conoce oficialmente, inyecta combustible en el escape y proporciona 6,000 lb del empuje total disponible por motor al despegar. Este escape más rápido y más caliente que se usa en el despegue y es el responsable principal del ruido adicional que hace Concorde. Los recalentamientos se apagan poco después de despegar cuando Concorde llega a la zona de reducción de ruido.

Una vez que la aeronave se encuentra alejada de la tierra, los interruptores del piano se vuelven a encender, los interruptores del piano detrás de los lanzadores de empuje, para empujar la aeronave a través de Mach1 y hacia Mach1.7, donde ya no son necesarios.

La aeronave tiene un sistema de aceleración controlado eléctricamente que se utiliza para controlar la potencia suministrada por los motores. Al mover el acelerador, se le pide a la computadora que aplique la energía a los motores de manera correcta y controlada. A través de los controles maestros del acelerador en el panel superior, cada motor puede estar conectado a la palanca del acelerador (principal) a un controlador alternativo o no puede controlarse en absoluto.

Velocidades subsónicas (despegue / crucero subsónico)

Al arrancar, los motores necesitan un flujo de aire máximo, por lo tanto, las rampas están completamente retraídas y la paleta de entrada auxiliar está completamente abierta. Esta veleta se mantiene abierta aerodinámicamente. La entrada auxiliar comienza a cerrarse a medida que el número de Mach se acumula y se cierra completamente cuando la aeronave llega a Mach 0.93.

Poco después de despegar, la aeronave ingresa en el procedimiento de reducción de ruido, donde los recalentamientos se apagan y se reduce la potencia. Las boquillas secundarias se abren aún más para permitir que entre más aire, por lo tanto, se calma el escape. Las puertas de aire secundarias también se abren en esta etapa para permitir que el aire pase por el motor.

A velocidades lentas, todo el aire en el motor es flujo de aire primario y las puertas de aire secundarias se mantienen cerradas. Mantenerlos cerrados también evita que el motor ingiera cualquiera de sus propios gases de escape. Alrededor de Mach 0.55, los cubos de escape secundarios comienzan a abrirse como una función del número de Mach para estar completamente abiertos cuando la aeronave está en M1.1

Velocidades supersónicas (crucero supersónico)

A la velocidad de la mecha supersónica de mach 2.0, las rampas han movido más de la mitad de la cantidad de viajes disponibles, reduciendo la velocidad del aire al producir una onda de choque supersónica (líneas amarillas) en el borde de admisión del motor.

Cuando se vuelven a colocar las válvulas reguladoras para comenzar, se abre la puerta del derrame para descargar el exceso de aire que el motor ya no necesita, lo que permite que la rampa baje a su nivel máximo de desplazamiento. A medida que se reduce la velocidad, las puertas de derrame se cierran y las rampas comienzan a retroceder, por lo que M1.3 se retrae completamente.

En caso de que un motor falle y sea necesario apagarlo durante un crucero supersónico, las rampas se mueven completamente hacia abajo y la puerta del derrame se abre para descargar el aire de salida que ya no requiere el motor defectuoso. El procedimiento reduce las posibilidades de sobretensiones en el motor.

Después de aterrizar, los motores pasan al modo de marcha atrás. El principal efecto de esto es que los cubos de la tobera de segunda vez se mueven a la posición cerrada dirigiendo el flujo de aire hacia adelante para reducir la velocidad del avión.

……. y finalmente – ¡MOTOR 4!

Aunque es lo mismo que los otros 3 motores, el motor externo de estribor debe tratarse de manera diferente a velocidades bajas en comparación con los otros 3. De hecho, los procedimientos relacionados con lo que se hizo no se desarrollaron completamente hasta que el Concorde simplemente entró en funcionamiento. Servicio de pasajeros en enero de 1976.

El problema principal es que a bajas velocidades del aire, el motor sufre vibraciones en las cuchillas del compresor de baja presión debido a los vórtices de aire, que son creados por las secciones del borde delantero del ala, entrando desde la entrada de aire y la puerta de entrada AUX completamente abierta que se mueve en forma anti dirección en el sentido de las agujas del reloj, que es la dirección opuesta a la dirección de rotación del motor. El efecto no se ve en el motor No1, ya que los vórtices viajan en la misma dirección que la aeronave.