Planeador

Los planeadores se benefician de producir una resistencia muy baja para cualquier cantidad de sustentación dada. Este factor se consigue mejor con alas largas y delgadas, un fuselaje esbelto y superficies lisas sin protuberancias. Las aeronaves con estas características son capaces de planear, lo que significa que pueden ascender de manera eficiente en el aire ascendente producido por las térmicas o las colinas. En aire tranquilo, los planeadores pueden planear largas distancias a alta velocidad con una pérdida mínima de altura entre medias.

Los planeadores tienen alas rígidas y patines o tren de aterrizaje.^[3] Por el contrario, los alas delta y los parapentes utilizan los pies del piloto para el despegue y el aterrizaje. Estos últimos tipos se describen en artículos separados, aunque sus diferencias con respecto a los planeadores se tratan a continuación. Los planeadores suelen despegar mediante un cabrestante o un remolque aéreo, aunque en ocasiones se utilizan otros métodos, como el remolque automático y el bungee.

Hoy en día, casi todos los planeadores son veleros, pero en el pasado muchos no lo eran. Estos tipos no volaban. En su lugar, eran simplemente aeronaves sin motor remolcadas por otra aeronave hasta el destino deseado y luego lanzadas para el aterrizaje. El principal ejemplo de planeador no planeador era el planeador militar (como los utilizados en la Segunda Guerra Mundial). A menudo se utilizaban una sola vez y, tras cumplir su función, se abandonaban tras el aterrizaje.

Los planeadores motorizados son planeadores con motores que pueden utilizarse para prolongar el vuelo e incluso, en algunos casos, para despegar. Algunos motoveleros de alto rendimiento (conocidos como planeadores «autosuficientes») pueden tener una hélice retráctil accionada por motor, que se puede utilizar para mantener el vuelo. Otros motoveleros tienen suficiente empuje para despegar antes de que se retraiga la hélice y se conocen como planeadores «autolanzables». Otro tipo es el «planeador motorizado de turismo» de autolanzamiento, en el que el piloto puede encender y apagar el motor en vuelo sin retraer la hélice.^[4]

Los planeadores de Sir George Cayley lograron breves saltos con alas alrededor de 1849. ^[5] En la década de 1890, Otto Lilienthal construyó planeadores que utilizaban el desplazamiento del peso para controlarlos. A principios del siglo XX, los hermanos Wright construyeron planeadores que utilizaban superficies móviles para el control. En 1903, lograron añadir un motor.

Después de la Primera Guerra Mundial, se construyeron planeadores con fines deportivos en Alemania. La fuerte vinculación de Alemania con el vuelo sin motor se debió en gran parte a las regulaciones posteriores a la Primera Guerra Mundial, que prohibían a Alemania construir o volar aviones motorizados. En consecuencia, los entusiastas de la aviación del país recurrieron a menudo a los planeadores.^[6] Muchos de estos entusiastas recibieron el apoyo activo del Gobierno alemán, especialmente en lugares aptos para el vuelo sin motor, como el Wasserkuppe. ^[7]

El uso deportivo de los planeadores evolucionó rápidamente en la década de 1930; ahora es su principal aplicación. A medida que mejoraba su rendimiento, los planeadores comenzaron a utilizarse para vuelos de distancia. Ahora vuelan regularmente cientos o incluso miles de kilómetros en un día^[8][9] cuando las condiciones meteorológicas sean adecuadas.

El fuselaje de un planeador incluye un fuselaje, alas y una sección de sección de cola. Los planeadores con despegue autónomo también incluyen motores incorporados.^[10]

Los primeros planeadores no tenían cabina; el piloto se sentaba en un pequeño asiento situado justo delante del ala. Se conocían como «planeadores primarios» y solían despegar desde la cima de las colinas, aunque también eran capaces de dar pequeños saltos por el suelo mientras eran remolcados por un vehículo. Para que los planeadores pudieran volar con mayor eficacia que los planeadores primarios, se minimizó la resistencia aerodinámica en su diseño. Los planeadores actuales tienen un fuselaje muy liso y estrecho y alas muy largas y estrechas con una alta alargamiento y dispositivo de punta alar.

Los primeros planeadores se fabricaban principalmente con madera y fijaciones metálicas, tirantes y cables de control. Más tarde, los fuselajes fabricados con tubos de acero recubiertos de tela se combinaron con alas de madera y tela para conseguir ligereza y resistencia. Desde entonces se han utilizado nuevos materiales como la fibra de carbono, la fibra de vidrio y el Kevlar con diseño asistido por ordenador para aumentar el rendimiento. El primer planeador en utilizar ampliamente la fibra de vidrio fue el Akaflieg Stuttgart FS-24 Phönix, que voló por primera vez en 1957. Este material se sigue utilizando debido a su alta relación resistencia-peso y a su capacidad para proporcionar un acabado exterior liso que reduce la resistencia aerodinámica. La resistencia aerodinámica también se ha minimizado mediante formas más aerodinámicas y trenes de aterrizaje retráctiles. En algunos planeadores se instalan flaps en los bordes de salida de las alas para optimizar la sustentación y la resistencia aerodinámica en un amplio rango de velocidades.

Con cada generación de materiales y con las mejoras en aerodinámica, el rendimiento de los planeadores ha aumentado. Una medida del rendimiento es la relación de planeo. Una relación de 30:1 significa que, en aire tranquilo, un planeador puede avanzar 30 metros perdiendo solo 1 metro de altitud. Si comparamos algunos planeadores típicos que se pueden encontrar en la flota de un club de vuelo sin motor, el Grunau Baby de la década de 1930 tenía una relación de planeo de solo 17:1, el Libelle de fibra de vidrio de la década de 1960 lo aumentó a 36:1, y los planeadores modernos de 18 metros con alerones, como el ASG29, tienen una relación de planeo superior a 50:1. El planeador más grande de clase abierta, el Eta, tiene una distancia de 30,9 metros y una relación de planeo superior a 70:1. Compárese con el Gimli Glider, un Boeing 767 que se quedó sin combustible en pleno vuelo y que tenía una relación de planeo de 12:1, o con el Transbordador espacial, con una relación de planeo de 4,5:1. ^[11]

Una alta eficiencia aerodinámica es esencial para lograr un buen rendimiento de planeo, por lo que los planeadores suelen tener características aerodinámicas que rara vez se encuentran en otras aeronaves. Las alas de un planeador de competición moderno se diseñan por ordenador para crear un perfil aerodinámico de flujo laminar y baja resistencia. Después de que las superficies de las alas hayan sido moldeadas con gran precisión, se pulen a fondo. Los winglets verticales en los extremos de las alas disminuyen la resistencia, mejorando la eficiencia de las mismas. Se utilizan sellos aerodinámicos especiales en los alerones, el timón y el timón de profundidad para evitar el flujo de aire a través de los huecos de las superficies de control. Se utilizan dispositivos turbuladores en forma de cinta en zigzag o múltiples orificios de soplado situados en una línea a lo largo del ala para provocar que el flujo laminar se convierta en turbulento en un punto deseado del ala. Este control del flujo evita la formación de burbujas de flujo laminar y garantiza una resistencia mínima absoluta. Se pueden instalar limpiaparabrisas para limpiar las alas durante el vuelo y eliminar los insectos que perturban el flujo suave del aire sobre el ala.

Los planeadores de competición modernos llevan lastre de agua desechable (en las alas y, a veces, en el estabilizador vertical). El peso adicional que proporciona el lastre de agua es ventajoso si se prevé que la sustentación sea fuerte; también se puede utilizar para ajustar el centro de masa del planeador. Al desplazar el centro de masa hacia la parte trasera llevando agua en el estabilizador vertical, se reduce la fuerza descendente necesaria del estabilizador horizontal y la resistencia resultante de esa fuerza descendente. Aunque los planeadores más pesados tienen una ligera desventaja al ascender en aire ascendente, alcanzan una mayor velocidad en cualquier ángulo de planeo dado. Esto es una ventaja en condiciones fuertes, cuando los planeadores solo pasan poco tiempo ascendiendo en térmicas. El piloto puede deshacerse del lastre de agua antes de que se convierta en una desventaja en condiciones térmicas más débiles. Otro uso del lastre de agua es amortiguar las turbulencias del aire que pueden encontrarse durante el vuelo de cumbre. Para evitar una tensión excesiva en el fuselaje, los planeadores deben deshacerse de cualquier lastre de agua antes de aterrizar.

La mayoría de los planeadores se fabrican en Europa y están diseñados según la especificación de certificación CS-22 (anteriormente Joint Aviation Requirements-22) de la EASA. Estas especificaciones definen los estándares mínimos de seguridad en una amplia gama de características, como la controlabilidad y la resistencia. Por ejemplo, los planeadores deben tener características de diseño que minimicen la posibilidad de un montaje incorrecto (los planeadores suelen guardarse desmontados, al menos con las alas desmontadas). La conexión automática de los controles durante el montaje es el método más habitual para lograrlo.

Los dos métodos más comunes para lanzar planeadores son el remolque aéreo y el cabrestante.^[12] Cuando se remolca por aire, el planeador se remolca detrás de una aeronave propulsada utilizando una cuerda de unos 60 metros (196,9 pies) de longitud. El piloto del planeador suelta la cuerda después de alcanzar la altitud deseada. Sin embargo, la cuerda también puede ser soltada por el avión remolcador en caso de emergencia. El lanzamiento con cabrestante utiliza un potente motor fijo situado en el suelo, en el extremo más alejado de la zona de lanzamiento. El planeador se fija a un extremo de un cable de 800 a 1200 metros (2624,7 a 3937,0 pies) y el cabrestante lo enrolla rápidamente. El planeador puede ganar unos 900 a 3000 pies (274,3 a 914,4 m) de altura con un lanzamiento con cabrestante, dependiendo del viento en contra. Con menos frecuencia, se utilizan automóviles para elevar los planeadores, ya sea tirando de ellos directamente o mediante el uso de una polea inversa de manera similar al lanzamiento con cabrestante. En algunos lugares se utilizan ocasionalmente cuerdas elásticas (conocidas como cuerda elástica) para lanzar planeadores desde pendientes si hay suficiente viento soplando hacia arriba. El lanzamiento con cuerda elástica era el método predominante para lanzar los primeros planeadores. Algunos planeadores modernos pueden despegar por sí mismos utilizando motores retráctiles o simplemente hélices retráctiles (véase planeador motorizado). Estos motores pueden utilizar combustión interna o energía de baterías.^[13]

Una vez lanzados, los planeadores intentan ganar altura utilizando térmicas, corrientes ascendentes, ondas de sotavento o zonas de convergencia y pueden permanecer en el aire durante horas. Esto se conoce como «planeo». Al encontrar elevación con la frecuencia suficiente, los pilotos experimentados vuelan vuelo de distancia, a menudo en tareas preestablecidas de cientos de kilómetros, normalmente de vuelta al lugar de despegue original. El vuelo de distancia y las acrobacias aéreas son las dos formas de vuelo sin motor competitivo. Para obtener información sobre las fuerzas en el vuelo sin motor, véase relación entre sustentación y resistencia.

Una característica es su elevada relación de distancia recorrida frente a la altura perdida (relación de planeo). Dicha característica hace de esta familia de aeronaves la forma más eficiente de volar. Esto se logra oponiendo resistencia mínima ante una fuerza de sustentación dada; es por ello que poseen alas largas y delgadas, y un fuselaje estrecho y aerodinámico. Estas propiedades facilitan el ascenso gracias a corrientes de aire ascendentes (térmicas o dinámicas).

Los hay tripulados y no tripulados o radiocontrolados; de tamaño real y aeromodelos a escala; los hay de ala flexible de tela (parapente) o alas de estructuras rígidas o semiflexibles (velero planeador y ala delta). Se utilizan para la práctica del vuelo libre.

Pese a que muchos planeadores no tienen motor, hay algunos que los emplean ocasionalmente, los denominados motoplaneadores o simplemente planeadores con motor. Hoy día, los fabricantes de planeadores de alto rendimiento ofrecen frecuentemente un motor como opcional, junto con una hélice retraíble que puede ser utilizada para proveer sustentación en vuelo. Algunos hasta son capaces de despegar por sus propios medios. En otros modelos, la hélice no se puede retraer pero el motor puede ser detenido tras el despegue.

Envuelo se le denomina al procedimiento mediante el cual el planeador "despega", lo cual por lo general no es posible por sus propios medios. Los dos métodos más frecuentemente utilizados son por remolque de avión o por torno.

Remolque Avión

Para el remolque normalmente se emplea un avión liviano monomotor. El avión remolcador lleva al planeador al lugar y altura deseados, donde el piloto del planeador desengancha la soga de remolque. A la soga se le agrega frecuentemente un elemento más débil para asegurar que cargas repentinas no dañen al avión remolcador.

Durante el remolque, el piloto del planeador debe mantenerse en una de dos posiciones detrás del avión remolcador: por debajo de la turbulencia generada por el avión remolcador o por encima de ella; esta última es la más común. Una variante menos usada es el remolque simultáneo de dos planeadores por un avión remolcador, utilizando una soga más corta para el planeador que se encuentra en la posición superior.

Remolque Torno

En este caso, un motor en tierra montado sobre un dispositivo móvil normalmente, tira de un cable de gran longitud al cual va enganchado el planeador. El despegue es muy rápido y con un ángulo de trepada elevado; el desenganche se hace de modo automático, por seguridad, ya que el gancho remolque en el planeador es diferente del de remolque avión.

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