i avió | enciclopèdia.cat
Gran enciclopèdia catalana

avió

substantiu masculím
Transports
Esquema de l’avió de passatgers supersònic Concorde
© Fototeca.cat
aeronàutica aeron
Aerodina proveït de grup propulsor i de plans sustentadors o ales fixes durant el vol.

Els elements constituents de l’avió són l’ala, el buc, el grup propulsor, els empenatges i el tren d’aterratge, els quals solen ésser disposats simètricament en relació al buc, llevat d’algun cas en què, per consideracions molt especials, la configuració de l’avió ha estat radicalment asimètrica (avió d’observació alemany Blohm Voss BV-141). Els moviments d’un avió tenen lloc a l’entorn de tres eixos que passen pel seu centre de gravetat: l'eix longitudinal o de balanç, que va de proa a popa del buc; l'eix lateral o de capcineig, que és perpendicular al pla de simetria de l’avió, i l'eix normal o de guinyada, que és perpendicular als altres dos. Els moviments de l’avió és controlen accionant els governalls (governall), que el pilot manipula mitjançant els comandaments de vol. Els paràmetres de l'ala, que és l’element que permet la sustentació de l’avió, influeixen notablement en les característiques de vol, i alguns d’aquests paràmetres resten influïts pels altres elements constituents de l’avió. Un allargament gran de l’ala augmenta la velocitat ascensional, la durada de vol, el sostre i el radi d’acció. La influència de la

Esquema d’una ala d’un avió
© Fototeca.cat
resistència és de signe contrari al de l’allargament, en el sentit que tot increment d’aquesta resistència disminueix la velocitat ascensional, la durada de vol, el radi d’acció, el sostre i la velocitat màxima, i redueix també la carrera d’aterratge. Una càrrega alar elevada suposa una velocitat crítica alta i, per tant, una velocitat d’aterratge també alta, una velocitat màxima elevada i una capacitat de maniobra reduïda. Al buc es troba l’espai destinat al passatge, la tripulació i la càrrega. En algun cas especial el buc, com a tal, no existeix, i hom diu que l’avió és una ala voladora. Els empenatges contribueixen a mantenir l’estructura de l’ala en la posició adequada al vol, i per això tenen un element vertical o deriva, amb una superfície mòbil (timó de direcció), i un element horitzontal o estabilitzador proveït d’una altra superfície mòbil (timó de profunditat). El timó de direcció controla els moviments de guinyada, i el de profunditat els de capcineig, mentre que el moviment de balanç és controlat pels alerons
Recreació del vol d'un avió

. En certs casos l’estabilitzador no existeix i l’avió és controlat mitjançant superfícies de control (elevons) muntades a l’ala i que fan les funcions de timó de profunditat i d’aleró. L’estabilitzador va muntat a popa del buc, llevat del cas dels avions canard, que va situat a proa. Precisament aquesta fou la configuració escollida pels germans Wilbur i Orville Wright per a l’avió en què dugueren a terme el primer vol reproduïble de la història. L’empenatge vertical, situat a popa, pot ésser disposat per damunt o per sota del buc i, en alguns casos, als extrems de l’estabilitzador. L’existència del grup propulsor diferencia l’avió del veler i del planador, que són aerodines sense motor. Els sistemes de propulsió dels avions poden ésser aeròbics i anaeròbics. Els primers, en els quals l’energia de la combustió és aprofitada per accelerar una massa més o menys gran de l’aire que flueix entorn de l’avió, poden ésser classificats, segons la manera com acceleren la dita massa d’aire, en grup motor alternatiu-hèlice, grup turbopropulsor, grup turboreactor i estatoreactor. En els segons, dits motor-coet, la fuita dels gasos de combustió origina, per reacció, una força de propulsió en sentit contrari a aquella fuita. El grup motor alternatiu-hèlice mou una gran massa d’aire i l’accelera relativament poc, mentre que l’estatoreactor accelera molt una petita massa d’aire. Els grups turbopropulsor i turboreactor, en aquest ordre, són situats entre els altres dos. Una característica important per a l’elecció del grup propulsor és la del consum específic de combustible. En els casos en què el factor velocitat no compti massa, hom escollirà normalment un grup motor alternatiu-hèlice, perquè aquest tipus de motor presenta el consum específic més baix; per contra, en aquells casos en què interessa una gran velocitat i en què el consum importa poc, és preferit el turbopropulsor o el turboreactor. Hom estudia l’ús de propulsors combinats, constituïts per un turboreactor i una doble hèlice transsònica (propfan), amb els quals millorarien el rendiment i la velocitat i disminuiria el consum de combustible. En algunes ocasions hom ha pensat en la utilització del motor-coet per a aplicacions militars, però, àdhuc en aquest camp, el consum específic resulta prohibitiu, si hom no accepta un radi d’acció i una autonomia molt limitats. El tren d’aterratge és constituït pels elements que permeten a l’avió de dur a terme les operacions d’envol i d’aterratge, i pot ésser format per rodes o patins (avions terrestres) o flotadors (hidroavions). El tren d’aterratge pot anar totalment muntat al buc o en aquest i les ales. A la gran majoria dels avions moderns les rodes del tren són replegables en cavitats especialment concebudes, per tal d’eliminar la resistència que suposa el tren desplegat.

Tipus d’avions. El vol. Els materials de construcció d’un avió

Avió de combat
© Fototeca.cat
Hom pot classificar els avions sota diversos aspectes. Segons llur nombre d’ales, els avions poden ésser monoplans, biplans i, en general, multiplans; els monoplans poden ésser d'ala baixa, d'ala mitjana o d'ala alta, segons la situació de l’ala respecte a l’eix del buc. Pel nombre de motors, els avions són classificats en monomotors, bimotors i, en general, polimotors. Segons les funcions a què són destinats, els avions poden ésser dividits en avions militars i avions civils; entre els primers hi ha l'avió de bombardeig o bombarder, l'avió de caça, caça o interceptor, el caça bombarder, l'avió de reconeixement, l’avió antisubmarí, l’avió d’abastament, etc, i entre els segons, l’avió de càrrega, l'avió de passatgers, l'avió de turisme i d’esport o avioneta, etc. Des d’un punt de vista aerodinàmic, la classificació més adequada és feta segons el règim normal de vol dels avions, i són classificats en avions subsònics de baixa velocitat, avions subsònics d’alta velocitat, avions transsònics, avions supersònics i avions hipersònics. La velocitat normal del vol defineix el règim del vol, limitat pel nombre de Mach (M). Si M és inferior a 0,6, el règim és subsònic de baixa velocitat; si és comprès entre 0,6 i 0,8, és subsònic d’alta velocitat; per a valors de M entre 0,8 i 1,2 el règim és transsònic; entre 1,2 i 5, supersònic, i per damunt de 5, hipersònic. El vol en cadascun d’aquests règims condiciona generalment cadascun dels components de l’avió. En règim de baixa velocitat les ales poden tenir un perfil aerodinàmic gruixut, una envergadura gran, i l’allargament pot ésser de proporcions adequades a les càrregues a portar, sense que es presentin problemes especials d’estudi ni de disseny, i podran ésser de qualsevol forma, inclosa la secció quadrada, limitada només per les condicions estructurals imposades pel vol a gran altura. En règim d’alta velocitat el gruix de les ales té una importància extraordinària per la seva influència en la resistència; hom estudia la forma en planta de l’ala per tal d’aconseguir les millors característiques de vol (ala de fletxa, ala de delta, etc), i el buc ha d’ésser preparat per a disminuir al màxim la resistència. En règim de molt alta velocitat, com el supersònic i, sobretot, l’hipersònic, cal considerar l’efecte de l'escalfament cinètic o barrera de la calor per a estudiar la forma i les característiques del buc, de les ales i dels empenatges, ultra les consideracions aerodinàmiques de forma. El criteri que presideix el projecte d’una estructura d’avió i l’elecció dels materials és d’aconseguir el màxim de resistència enfront d’unes forces determinades, amb el mínim de pes. Als primers temps de l’aviació el material bàsic fou la fusta, amb la qual hom construïa tots els elements de l’avió, sota la forma d’una estructura aproximadament reticulada que era recoberta amb teixit ben tibant. Només era emprat l’acer en algunes peces molt especials i de dimensions petites, i en alguns casos el teixit era substituït per fusta contraplacada. Durant la Primera Guerra Mundial fou assajada la construcció de bucs d’estructura reticular metàl.lica, a base de tub d’acer al cromomolibdè, de parets primes. A partir del 1919 hom començà d’assajar l’ús de metalls lleugers (aliatges d’alumini) per a construir estructures i revestiments totalment metàl.lics. L’estructura del buc deixà d’ésser reticulada per convertir-se en una estructura similar a les dels vaixells, constituïda per quadernes i un revestiment exterior. La manca de materials metàl.lics féu que durant la Segona Guerra Mundial fos emprada altra vegada la fusta, en contraplacats constituïts per una ànima gruixuda de fusta molt poc densa, com és ara la balsa, encolada entre dues làmines, també de fusta. Aquest material fou utilitzat en el caça bombarder britànic Mosquito. Més endavant, als EUA, hom substituí la fusta per làmines d’alumini i, seguint aquest camí, modernament són fabricats contraxapats amb ànima d’un material plàstic escumós o d’estructura de niu d’abella. Aquestes estructures tenen, ultra la resistència mecànica, una gran resistència a la calor, i actuen com a autèntics aïllants tèrmics.

Llegir més...