EL MOTOR GIGANTE

El nuevo motor de General Electric GE9X montado en un B747-400 para una prueba en vuelo

Boeing ha elegido el motor General Electric GE9X para equipar los nuevos B777X. Con un diámetro de góndola de 4,40 m y un peso de 18 ton le convierten en el motor de avión más grande del mundo. 

El fan sólo tiene 16 álabes hechos de fibra de carbono con los bordes de ataque de acero. Con un índice de derivación de 10:1, produce un empuje unitario de 47500 kg. 

Es el motor más silencioso de GE por kg de empuje con 8 db margen para la Stage 5. También tiene las emisiones más bajas de dióxido de nitrógeno por kilos de empuje, consumiendo un 10% menos que el GE90 que llevan los B777 actuales. Dentro del este gigante, un compresor de alta con 11 etapas da una relación de presión de 27:1. 

Precisamente el compresor de alta ha generado problemas con temperatura de gases fuera de límites y un deterioro prematuro de los componentes, lo que ha obligado a rediseñar esta parte del motor. Esto ha contribuido a que se retrase el primer vuelo del 777X que ahora se espera para el segundo trimestre de 2020. Los problemas de Boeing no cesan.

MOTORES MÁS SILENCIOSOS

Todos somos conscientes que el ruido de los aviones en los aeropuertos y en su entorno, afecta directamente a la calidad de vida de muchas personas. Por eso las autoridades aeronáuticas, a través de distintas normativas, tratan de reducir al máximo la contaminación acústica en los cada vez más poblados alrededores de los aeropuertos.

Los fabricantes de aviones, en colaboración con otras entidades, siguen desarrollando proyectos que conduzcan a una disminución del impacto sonoro originado por los aviones.

Uno de estos proyectos está dirigido a disminuir el ruido originado por los motores en particular. 

Motores con dientes

Actualmente, los modernos motores turbofan de alto índice de derivación (high-pass), no sólo son mucho más eficaces en cuanto al consumo de combustible, sino que además, son mucho más silenciosos que los antiguos turborreactores y turbofanes de baja derivación (low bypass).

El singular carenado de los motores que equipan a los Boeing más modernos, ha llamado la atención de muchos seguidores del mundo aeronáutico.  

Boeing, conjuntamente con General Electric y la NASA, fueron los que desarrollaron este nuevo diseño de bordes serrados en la parte trasera de la góndola del motor. Lo estrenó el B787 en el motor Rolls Royce Trent 1000, después le siguió el remodelado B747-8 y por el último el B737 MAX. A esta forma de "diente", se le ha denominado "chevron" (1) y su objetivo es la reducción de una parte del ruido originado por el motor.

Clases de ruidos

El ruido que oímos cuando un avión vuela por encima de nosotros proviene principalmente de tres fuentes: 

Ruido aerodinámico: Producido por el roce del aire con el fuselaje del avión y las superficies de control. Es mayor cuanto más alta sea la velocidad y más baja la altitud en que se vuele (aire más denso).

Ruido de los sistemas: Presurización, aire acondicionado, APU, etc.

Ruido de los motores: Es la fuente principal de ruido, sobretodo en las fases de despegue y subida. Proviene de los compresores, de la turbina y de la salida de gases.

Precisamente este ruido, el producido por la salida de gases, es el que trata de reducir este invento patentado por Boeing. 

En la tobera de un motor turbofan se juntan tres tipos de flujos de aire: 

• El flujo primario formado por los gases que salen directamente de la cámara de combustión a gran temperatura.
• El flujo secundario que es el aire empujado por el fan, que es derivado y no pasa por la cámara de combustión pero que se calienta a su paso.
• El flujo externo que fluye por la parte externa del motor y que tiene la temperatura de ambiente exterior.

El encuentro de estos tres flujos de aire, de temperaturas y velocidades muy diferentes, produce una gran turbulencia que es la principal fuente de ruido que genera el avión.

La función de esta especie de dientes de sierra, que están colocados alrededor del motor, es mejorar la mezcla de estos diferentes flujos de aire, haciendo que se junten de forma más suave, la turbulencia sea menor y por tanto que el ruido se reduzca.

Según estimaciones de Boeing, los chevrones permiten reducir el ruido entre 4 y 6 decibelios lo que en un principio puede parecer poco, pero hay que tener en cuenta que cualquier obstrucción en la salida de gases resta potencia al motor, aunque sea mínimamente. 

Se hicieron pruebas con otras soluciones más eficaces en cuanto a reducción de ruido, pero que suponían penalizar demasiado la potencia. Los chevrones han logrado el equilibrio entre una eficaz reducción de ruido y una mínima pérdida  de potencia de entre un 0.3% y 0.6%.

También se han probado chevrones de geometría variable, hechos de una aleación SMA (2) que se curvan al calentarse, reduciendo el ruido en las fases de despegue y aterrizaje. En altitudes y velocidades más altas donde la temperatura del motor es baja, los chevrones se relajan y se enderezan. 

Al ser una patente propiedad de Boeing, Airbus no dispone de esta tecnología en sus aviones a pesar de que ambos fabricantes compartan motores de nueva generación, el LEAP1B de CFM en los B737MAX y el LEAP1A en los A320neo.


(1) Por su parecido al galón en heráldica. Forma de compás.
(2) Shape Memory Alloy: Aleación de Memoria de Forma 

Luis Uriarte @luriar53

¿QUÉ SON EL DUTCH ROLL Y EL YAW DAMPER?

El "balanceo holandés" o "dutch roll"

El "balanceo holandés" o "dutch roll" (1) es una oscilación lateral del avión que combina movimientos de alabeo y guiñada de forma sucesiva. Ocurre cuando predomina una gran estabilidad lateral (fuerte efecto diedro)(2), sobre la estabilidad estática longitudinal. Es uno de los efectos no deseados que se da principalmente en aviones con ala en flecha regresiva, diedro positivo y estabilizador vertical no muy grande (3).  Suele producirse de forma más acusada con velocidades bajas y altitudes elevadas. Aparte de la incomodidad para los ocupantes del avión, puede llegar a ponerlo en peligro si es muy extremo, debido a las grandes cargas aerodinámicas que origina sobre su estructura.

Balanceo del Holandés o Dutch Roll 

Este balanceo se podría corregir en parte con un timón de dirección mayor, pero esto supondría aumentar el peso y la resistencia aerodinámica del avión. Para mejorar esto, en algunos modelos se han instalado derivas dorsales que aumentan considerablemente la estabilidad direccional.

Deriva dorsal de un Fokker 27 Friendship de AVIACO

Amortiguador de Guiñada o Yaw Damper

La solución definitiva a este problema vino con la creación del amortiguador de guiñada o yaw damper, que es un sistema de control que contrarresta el movimiento oscilatorio lateral descrito anteriormente, ayudando al avión a mantener la estabilidad direccional. Actúa automáticamente sobre el timón de dirección con pequeñas correcciones,  sin interferir en el mando del piloto sobre las superficies de control o del piloto automático. La cantidad de amortiguación depende de las dimensiones del avión y  de las características de estabilidad que posea.

También ayuda a mantener los virajes coordinados al proporcionar automáticamente las movimientos de timón necesarios para evitar los resbales/derrapes en un giro.

Interruptor del Yaw Damper en el panel del techo de un B737 NG

El yaw damper moderno forma parte del sistema integrado del AFCS (Automatic Flight Computer System) o piloto automático. Actúa usando acelerómetros y sensores de velocidad para determinar el movimiento del avión y en base a esa información calcular las correcciones de timón necesarias tanto para amortiguar el balanceo como para coordinar un viraje. 

Puede funcionar sin estar el piloto automático conectado pero no al revés, ya que la mayoría de los pilotos automáticos requieren para su uso que el yaw damper esté operativo.

Hay ocasiones que es aconsejable desconectar el yaw damper, como cuando se quiere realizar un de-crab (ver "Aterrizaje con viento cruzado") ya que de estar conectado ralentizaría la maniobra.

(1) El origen del nombre es discutido, unos dicen que es por la forma de desplazarse los patinadores holandeses sobre el hielo y otros que es por lo que los marinos llaman "mareo de tierra": después de estar mucho tiempo en el mar y pisar tierra firme sienten que el suelo se mueve bajo sus pies y cuando caminan parecen mareados.

(2) Diedro: Ángulo que forman las alas respecto al plano horizontal. Es positivo cuando las alas están hacia arriba. El diedro positivo hace que el avión sea más estable lateralmente.

(3) La mayoría de los aviones reactores actuales

¿QUÉ OCURRE CON EL B737 MAX 8?

Dos accidentes en menos de cinco meses de dos Boeing 737 MAX 8 han puesto bajo sospecha la seguridad de este modelo de avión. El primero de los accidentes ocurrió el pasado 29 de octubre, cuando un B737 MAX 8 de Lion Air se precipitó al mar poco después de despegar de Yakarta con el resultado de la destrucción total del avión y la muerte de sus 189 ocupantes. El segundo ocurrió el pasado 10 de marzo; pertenecía a Ethiopian Airlines y también se estrelló poco después del despegue de Addis Abeba falleciendo todos sus ocupantes (157).

Tras las primeras investigaciones, y dadas las coincidencias entre los dos accidentes, se ha puesto el foco sobre el B737 MAX.  La Unión Europea y varios países de todo el mundo han prohibido las operaciones de este modelo de B737 en su territorio. La propia Boeing ha pedido suspender temporalmente las operaciones de las 371 unidades del B737 MAX que hay todo el mundo, hasta que se aclaren las circunstancias de estos accidentes.

Pero, ¿qué pasa con el B737 MAX 8 para que un avión tan moderno esté en tierra con lo que esto supone de pérdidas para el fabricante y los operadores? Para contestar a esta pregunta, vamos a empezar por fijarnos en el diseño de este avión. El B737 MAX 8 es un modelo más de la larga serie de los Boeing 737 que tuvo su origen hace más de 50 años. Es un avión de corto/medio radio muy versátil y con un gran éxito de ventas en todo el mundo. Concretamente el B737 MAX 8 pertenece a la familia de B737 NG (Next Generation).

El B737 MAX 8 está equipado con dos motores LEAP-1B de CFM International, motor muy potente, silencioso, de bajo consumo (15 % menos que otros modelos) y -50% en emisiones de óxidos de nitrógeno. 

Estos motores son significativamente más grandes que los de los otros modelos anteriores de B737, lo que ha obligado a Boeing a colocarlos más adelantados y elevados con respecto al borde de ataque del ala y además rediseñar el tren de aterrizaje (20 cm más alto) para lograr una separación mínima de seguridad respecto al suelo. 

Como consecuencia de esto, cuando el avión está en vuelo y en determinadas circunstancias, crea una sustentación añadida (como si fuese una extensión del ala) que hace que el avión tienda a encabritarse es decir que tome una posición de morro arriba con peligro de acercarse a una situación de entrada en pérdida (stall).

Como medida de protección frente a esto, Boeing instaló un sistema llamado MCAS (Maneuvering Characteristics Augmentation System) que impide de forma automática que el avión entre en una actitud de morro arriba peligrosa.

El MCAS se activa automáticamente con un ángulo de ataque alto, con el piloto automático desconectado, flaps retraídos y giros pronunciados. Actúa moviendo el estabilizador horizontal en ángulos de 0.27º por segundo a 2.5º en 10 segundos. A mayor número de mach el estabilizador se mueve menos y con menor velocidad se mueve más. Se desactiva cuando baja el ángulo de ataque o si el piloto actúa sobre el compensador (trim) manualmente. También se puede desconectar el MCAS, mediante un interruptor específico que está en el pedestal central.

A la espera de la finalización de las investigaciones, todo hace pensar que la causa de los accidentes esté relacionada con este sistema y/o con los sensores de ángulo de ataque y velocidad, que hayan podido dar lecturas erróneas e inducir a actuar al MCAS. 

Por otra parte, pilotos de B737 MAX 8 de American Airlines se han quejado de que se enteraron de la existencia del MCAS, a raíz del accidente de Lion Air. Antes de este accidente no figuraba en los manuales del avión. Es decir, ha faltado información por parte del fabricante y formación sobre cómo actuar en caso de mal funcionamiento de este novedoso sistema. 

  

LA AVENTURA DEL "CUATRO VIENTOS"

Recordar la aventura del "Cuatro Vientos", es rememorar la aventura de la aviación española en sus primeros años y de dos de sus protagonistas, Mariano Barberán y Joaquín Collar. Dos nombres que van indisolublemente unidos en la historia de la aviación.

Es difícil imaginar en nuestro siglo XXI, cuando ya no hay distancias a superar, la aventura que suponía en el primer tercio del siglo XX, realizar un vuelo de 8000 km sin escalas con un avión monomotor. Cruzar el Atlántico por su parte más ancha y solitaria, para alcanzar un sueño que a cualquiera se le antojaría imposible, menos a dos hombres: Mariano Barberán y Joaquín Collar.

Antes, el "Plus Ultra", un hidroavión alemán Dornier Do J, con el comandante Ramón Franco, el capitán Julio Ruiz de Alda, el teniente Juan Manuel Durán y el mecánico Pablo Rada, había llegado a Buenos Aires tras varios saltos, dando inicio a una serie de grandes raids de la aviación española que acabaría con la aventura del "Cuatro Vientos" y su enigmático final.

Los Protagonistas

Mariano Barberán y Tros de Ilarduya, nació en 1895 en Guadalajara donde ingresó en la Academia de Ingenieros, saliendo como teniente en 1917. Ingresó un año más tarde en el servicio de aeronáutica, siendo admitido primero como observador en 1919, y desde 1924 como piloto de aeroplano, participando activamente en la guerra de África. Fue condecorado en todas las campañas en las que participó y en 1926 fue el más estrecho colaborador de Ramón Franco en la preparación del vuelo del "Plus Ultra".

En 1927 fue nombrado profesor de la Escuela de Observadores, siendo director de ésta desde 1928 a 1931. Antes de iniciar el raid, fue condecorado con la Gran Cruz de Isabel la Católica por el presidente de la República, Niceto Alcalá-Zamora.

El capitán Mariano Barberán y el teniente Joaquín Collar

Joaquín Collar Serra, nació en 1906 en Figueras (Gerona). Ingresó en la Academia de Caballería de Valladolid en 1921 saliendo de alférez en 1925. Participó en la guerra de África y en 1927, ya de teniente, ingresó en la escuela de aviación de Los Alcázares para realizar el curso de observador. En marzo de 1929 recibe el título de piloto de aeroplano de guerra. Su fama como excelente piloto le lleva a ser destinado como instructor en la Escuela de Pilotos de Alcalá de Henares. Amigo de Ramón Franco, participó con él en la intentona republicana de 1930, exiliándose en París y Lisboa tras el fracaso de ésta.

Regresa a España en 1931 tras el proclamación de la República, recuperando su antiguo puesto y empleo. Se le consideraba uno de los mejores pilotos de aquella época.

El Avión 

El Breguet XIX GR (Gran Raid) Super-Bidón fue fabricado especialmente para la ocasión por Construcciones Aeronáuticas S.A. (CASA) en Getafe.

Fue construido partiendo del modelo Breguet Bre 19 TR "Bidón" con modificaciones sustanciales que afectaron principalmente a la superficie alar, a una disminución del coeficiente aerodinámico de resistencia total y a un aumento de la carga de combustible. 

Se amplió aún más la capacidad de su gran depósito, lo cual dada su posición en el centro de la estructura equivalía casi a rediseñar por completo el avión.

El Breguet XIX "Cuatro Vientos", un sesquiplano de patente francesa.

Podía cargar un total 5.300 litros de gasolina y 220 de aceite. La cabina era cerrada y en la parte delantera llevaba un panel de instrumentos de vuelo muy completo con tacómetro, manómetros de aceite y combustible, dos brújulas, un altímetro, variómetro, reloj, integral de vuelo con anemómetro,  girómetro y horizonte artificial. 

En parte trasera, donde se situaba Barberán,  llevaba mandos de vuelo duplicados además de integral de vuelo, idéntico al del piloto, anemómetro, altímetro y tacómetro. Tanto la cabina delantera como la trasera disponían de iluminación eléctrica para la lectura de los instrumentos durante el vuelo nocturno. No llevaba radio para no aumentar peso. 

El "Cuatro Vientos" estaba equipado con un motor Hispano Suiza 12 Nb de 650 cv, construido en Barcelona, con 12 cilindros en "V" y 6 carburadores (uno por cada dos cilindros).

El avión se construyó en cuatro meses y medio y costó 80.000 pesetas que fueron financiadas por el Gobierno, el Ministerio de la Guerra y la Jefatura de Aviación Militar.

El sargento Modesto Madariaga fue designado por Barberán como mecánico de asistencia de este proyecto. Perfecto conocedor del avión ya que supervisó la fabricación y puesta a punto del Breguet XIX. Antes de iniciarse el vuelo, Madariaga partió en barco hacia La Habana para esperar allí la llegada del "Cuatro Vientos", llevando consigo piezas de recambio para el avión y uniformes para los tripulantes.

El Vuelo

La posibilidad de realizar este vuelo rondaba en la cabeza de Mariano Barberán desde 1927. Unir España-Cuba-México en dos etapas siguiendo la ruta colombina. Primera etapa desde Tablada en Sevilla a La Habana en Cuba, 8000 km sin escalas, la segunda de La Habana a Ciudad de México, casi 2000 km. Una empresa difícil pues suponía sobrevolar el Atlántico por su parte más ancha, casi 6000 km sobre el solitario océano. Iba a ser la mayor distancia recorrida hasta la fecha en aeronave sobre el mar. 

  

El 9 de junio de 1933 a las 15:30, el "Cuatro Vientos" despegó de Getafe rumbo a Tablada (Sevilla) en vuelo posicional. En Sevilla esperaban el sargento Madariaga, dos mecánicos de CASA y un montador de Hispano Suiza. Cuando llegó el avión, se le cambiaron las ruedas y la hélice.

Al anochecer, los informes meteorológicos recibidos desde Cuba eran favorables, y por ello se dispuso la salida para la madrugada del día siguiente. A las 04:35 del 10 de junio, el "Cuatro Vientos" despegó de Sevilla. Tras seis años de preparativos, comenzaba el vuelo soñado.

A la media hora de haber despegado, abandonan la costa española cerca de San Lúcar de Barrameda y se internan en el mar con rumbo 256º (SSW).

Cinco horas después y a 1500 m de altitud, sobrevuelan las Islas Madeira cubiertas de nubes. La solitaria inmensidad del océano por delante.

Cuando llevaban nueve horas y media de vuelo, Barberán, que se encargaba de la navegación, comprueba mediante el sextante que estaban en la ruta prevista. Todo bien.
  

Horas después, el teniente Collar, que está pilotando desde Sevilla, se siente repentinamente indispuesto, con escalofríos y malestar por todo el cuerpo. La tensión, los nervios y la postura inmóvil en la estrecha cabina le pasan factura. Se lo comunica a Barberán por medio del tubo de la bocina y éste se hace cargo de los mandos. Normalmente las comunicaciones entre ellos eran a través de papeles escritos, ya que era difícil oírse debido al ruido del motor.

Más adelante, Collar tras descansar y una vez repuesto se hace cargo nuevamente de los mandos. Cuando llevan veinticuatro horas y media de vuelo ven por primera vez la estrella Polar y Barberán puede tomar la latitud: paralelo 22, lo previsto.

Cuando llevan más de 30 horas de vuelo, Barberán le da a Collar un nuevo rumbo (270º) y una nota donde le dice que dentro de tres horas llegarán a la bahía de Samaná (República Dominicana). El cálculo es preciso y cruzan la isla por su costa norte. 

Están preocupados por la gasolina. No se fían del indicador y sopesan aterrizar en Guantánamo, pero el tiempo es malo y deciden continuar a Camagüey donde aterrizan a las 15:39 hora local del 11 de junio. El "Cuatro Vientos" ha recorrido 7600 km en 39 horas y 55 minutos con una velocidad media de 190 km/h. Quedaban 100 litros de gasolina.

En cuanto se entera de la llegada del avión, el mecánico Ernesto Madariaga se prepara para desplazarse a Camagüey en un avión militar con todos los bartulos: herramientas y piezas necesarias para el arranque del aparato.

El sargento mecánico Modesto Madariaga con mecánicos cubanos

El lunes 12 de junio, a las 14:22 hora local el "Cuatro Vientos" despega rumbo a La Habana acompañado por cuatro aviones del ejército cubano. Aterrizan tres horas después. El calor es infernal y el recibimiento, apoteósico. 

En La Habana todo son agasajos e invitaciones durante toda una semana. Una actividad frenética que les impide descansar lo suficiente y habituarse al clima. 

Están agotados física y mentalmente. Barberán quiere salir cuanto antes para México, pero Collar sólo quiere descansar, está con  dolores de estómago y escalofríos. Se fija la fecha de salida para la madrugada del 20 de junio. El estado físico de ambos no es el mejor para iniciar la segunda etapa de su viaje. Aunque ésta sea de "sólo" 1920 km.  

Una etapa más corta que la anterior pero con dificultades. Barberán no había preparado este segundo salto con tanto detalle como el de Sevilla-Cuba. Se calculó que invertirían como doce horas en realizar el trayecto.

Rechazaron el ofrecimiento de instalar una radio, no la veían necesaria y además adujeron que tenían que realizar el vuelo con la misma equipación que habían salido de Sevilla. Todo lo que fuese a bordo tenía que haber sido fabricado en España. 

Modesto Madariaga trabaja toda la noche poniendo a punto el avión. La grieta en el depósito de combustible, detectada días atrás, ha sido reparada. Se cargan 2150 litros de combustible y más de 200 de aceite.

A las 05:52 y bajo una lluvia incesante, el "Cuatro Vientos" despega del aeródromo de Columbia, al norte de La Habana. 

La Desaparición

A partir de aquí la crónica de la aventura del "Cuatro Vientos" deja el terreno de los datos concretos para entrar en el de las especulaciones y el misterio. 

Villahermosa, último sitio donde fue visto el "Cuatro Vientos"

Hay testimonios de diferentes avistamientos sobre suelo mexicano. El último fiable fue a las 11:35 (hora local) sobre Villahermosa, capital del Estado de Tabasco, después se pierde definitivamente el rastro del "Cuatro Vientos".

La espera en Ciudad de México se hizo inútil; no dieron señales de vida y toda la búsqueda organizada no consiguió ningún resultado. Hoy sigue siendo un misterio cómo fue la desaparición del "Cuatro Vientos" y de sus dos intrépidos tripulantes, Mariano Barberán y Joaquín Collar.

Reproducción del "Cuatro Vientos" en el  Museo del Aire de Cuatro Vientos.

Bibliografía:

-El Vuelo del Cuatro Vientos 
 Epopeya y Tragedia de Barberán y Collar. 
 Alfonso Domingo y Jorge Fernández-Coppel

-Días de Gloria y Tragedia: El "Cuatro Vientos"
 Antonio González Betes
 Ministerio de Defensa

JEPPESEN RECUERDA EL AMERIZAJE DEL USAIR 1549

Hoy es el aniversario de 10 años del milagro en el Hudson. Jeppesen ha creado esta carta conmemorativa para honrar al capitán Sullenberger y su amerizaje con éxito en el río Hudson.