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4. INFLUENCIA DE LA ALTITUD DE CAMBIO DE VELOCIDAD
DEL SUPERCOMPRESOR
Las mejores prestaciones sólo pueden ser obtenidas
si el motor entrega la mayor potencia posible en todo el rango de
altitudes. En este caso es muy importante efectuar a tiempo el cambio de
velocidad del supercompresor de la primera a la segunda, y viceversa.
Veamos la gráfica de la Fig.11 que representa las
características del motor VK-105PF respecto a la altitud.
Fig.11. Características de altitud del motor
VK-105PF
Observando la gráfica podemos concluir que en el
tramo desde el suelo hasta cierta altitud la mayor potencia entregada
por el motor se produce en la primera velocidad del supercompresor.
La selección de la segunda velocidad en vuelo
rasante no sólo no incrementa sino que disminuye la potencia del motor,
dado que para mover el supercompresor se precisan des 100 a 130 CV de
potencia, que se obtienen del motor.
Este fenómeno se produce solamente hasta cierta
altitud. Cuando el motor trabaja en la primera velocidad del
supercompresor, comenzando a partir del límite de altitud los cilindros
reciben cada vez menos aire, y como resultado la potencia del motor se
reduce. La segunda velocidad del supercompresor garantiza un incremento
de potencia. Aun así, tras haber superado el segundo límite de altitud
la potencia del motor funcionando en la segunda velocidad del
supercompresor también comienza a reducirse, pero aún así y hasta
alcanzar el techo, la potencia entregada por el motor siempre va a ser
superior a la que daría funcionando en la primera velocidad de
supercompresor.
De esta manera podemos observar que para poder
mantener el motor funcionando a su potencia nominal, hemos de utilizar
la primera velocidad del supercompresor hasta alcanzar cierta altitud, y
tras superarla, hemos de poner la segunda velocidad del supercompresor.
¿A que altitud hemos de cambiar la velocidad del
supercompresor para no perder potencia en el motor?
Como muestra la Fig.11, esto puede ocurrir en un
único caso: cuando el cambio de la velocidad se produce a una altitud
que corresponde a la intersección entre las curvas de potencias del
motor correspondientes a la primera y segunda velocidad del
supercompresor. El cambio de velocidad a cualquier otra altitud
provocará inevitablemente la perdida de potencia. Por ejemplo, si
ponemos la segunda velocidad por debajo de la altitud óptima (en altitud
H1), la potencia se verá reducida en la magnitud representada
por el tramo N1. Si ponemos la segunda velocidad del
supercompresor por encima de la altitud óptima (en altitud H2),
la potencia se verá incrementada en la magnitud representada por el
tramo N2 por las mismas causas pero a la inversa: el cambio
de velocidad se produce demasiado tarde con lo que antes de cambiar
volamos a potencia reducida. La perdida total de potencia viene
representada por las líneas horizontales para el primer caso, y
verticales para el segundo.
Aquella altitud en la que el cambio de velocidades
del supercompresor no provoca perdida de potencia del motor, se denomina
como altitud óptima. Por norma general, esta altitud viene
indicada en el formulario del motor.
Veamos ahora, hasta que punto se cumplen todos los
postulados anteriores en un motor montado en un avión real, en la
práctica.
Si las características del motor respecto a la
altitud fueran fijas y no variaran por el hecho de que el motor esta
instalado en un avión, el piloto debería cambiar las velocidades del
supercompresor siempre en la misma altitud, que viene indicada en el
formulario del motor.
Pero en el “Yak”, como en el resto de los aviones
modernos, se aprovecha la presión generada por la velocidad del aire: en
las entradas de aire se crea un exceso de presión respecto a la exterior.
Gracias a esta presión, las características del motor respecto a la
altitud se desplazan ligeramente para arriba (Fig.11, gráficamente la
curva se desplaza a la derecha), y la magnitud de este desplazamiento
depende de la velocidad de vuelo. Cuanta más alta sea la velocidad de
vuelo, más fuerte será la presión del aire entrante, y en consecuencia
más grande será la altitud hasta la cual la supercompresion nominal y la
potencia del motor mantienen sus parámetros de funcionamiento.
Es por eso la altitud para el cambio de velocidad
del supercompresor durante un vuelo real es superior a la altitud que se
indica en el formulario del motor; además, esta altitud no es fija.
Para un vuelo en ascenso, esta altitud es de
2.000m, pero para el vuelo horizontal, gracias a un mayor incremento de
presión de aire debido a la velocidad, esta altitud será 500m más
elevada. Con el objetivo de facilitar la memorización por parte de los
pilotos, así como para lograr mejores prestaciones del avión durante el
combate aéreo basado en maniobras verticales, en la instrucción consta
solamente una única altitud del cambio de velocidad del supercompresor y
ésta es la que se refiere a todos los casos, tanto para el ascenso como
para el vuelo horizontal, pero volvemos a insistir que en el ultimo caso
seria más correcto poner la segunda velocidad estando unos 500m más alto.
En ocasiones ocurre que el técnico, tras haber
probado el motor, deja la palanca de velocidades del supercompresor en
segunda velocidad, y el piloto, confiando en su técnico, no verifica la
posición de la palanca, y despega en segunda velocidad del
supercompresor.
¿Qué puede ocurrir en este caso?
La respuesta la encontramos en las graficas de la
Fig.12 y Fig.13, en las cuales se representan diversos escenarios del
uso incorrecto de las velocidades del supercompresor y los resultados
derivados de ese uso inapropiado.
Fig.12. La velocidad máxima en función de la
altitud del cambio de velocidad del supercompresor
Fig.13. Máxima velocidad en función de la altitud
del cambio de la velocidad del supercompresor
En este caso ocurre que el avión, comenzando a
trepar desde el suelo hasta la altitud del cambio de velocidad del
supercompresor, es decir hasta aproximadamente 2.000m, pierde 15-20 km/h
de velocidad.
Si el piloto, tras haber alcanzado los 2000m,
olvida poner la segunda velocidad del supercompresor y efectúa todo el
vuelo en la primera velocidad, entonces, a partir de esta altitud el
avión pierde unos 50 km/h.
En los ejemplos analizados el vuelo se efectúa
exclusivamente o en la primera o en la segunda velocidad del
supercompresor. Estos serian extremos.
¿Qué puede pasar si el piloto no cambia a tiempo la
velocidad del supercompresor, por ejemplo, cambiándola en un caso a
1.500m y en otro a 2.500m de altitud? En el primer caso el avión
reducirá su velocidad en 15km/h, mientras que en el segundo caso la
incrementará en 20 km/h debido a que ésta antes del cambio estaba por
debajo de la potencial.
Estos ejemplos muestran hasta que punto es
importante utilizar correctamente las velocidades del supercompresor
volando en vuelo horizontal.
El efecto para la velocidad ascensional es igual de
importante
No vamos a analizar en detalle cómo varía la
velocidad vertical cuando el piloto cambia las velocidades del
supercompresor de forma incorrecta (en momento inadecuado), ya que todo
lo que hemos mencionado referente a la máxima velocidad y todo lo que
hemos representado en la Fig.12, se rige bajo los mismos principios y es
aplicable también para la velocidad vertical.
Dicho lo anterior, si el piloto empieza a ganar
altitud poniendo desde tierra la segunda velocidad del supercompresor
(Fig.14), para alcanzar los 2.000m de altitud tardaría 0.3 minutos mas,
en comparación si lo hiciera en la primera velocidad del supercompresor.
Este retraso (0.3 minutos) se mantendrá acumulado hasta alcanzar el
techo del avión.
Fig.14. Tiempo de trepada en función de la altitud
a la que se cambia la velocidad del supercompresor.
Si el piloto, tras alcanzar la altitud en la que se
debe cambiarse la velocidad, se olvida de hacerlo y sigue ganando
altitud en la primera velocidad, en primer lugar, el techo del avión
nunca va a ser superior a 9.000m, y en segundo lugar, la subida va a ser
mucho más lenta, y la velocidad de trepada irá reduciéndose a medida de
que el avión vaya ascendiendo.
Por ultimo, si el piloto va a ganar altitud desde
el suelo en primera velocidad y en este caso sí efectuará el cambio de
velocidad pero a una altitud incorrecta, por ejemplo por debajo o por
encima de los 2.000m, la pérdida de tiempo será menor que en los dos
últimos casos, pero en cualquier caso será considerable. Por ejemplo, la
puesta de la segunda velocidad a 1.500m supone perder 0.1 minutos, y la
puesta en la segunda a 2.500 supone perder 0.05 minutos.
Dicho todo lo anterior, el momento correcto de
cambiar las velocidades del supercompresor tiene una importancia crucial
para la velocidad máxima, tanto horizontal como ascensional. |
